近赤外線で発光するルシフェラーゼは,生物ミネラル化を経由して発光します
Nan Ma1, Ann F Marshall, Jianghong Rao
1Molecular Imaging Program at Stanford, Stanford University, 1201 Welch Road, Stanford, California 94305, USA.
Journal of the American Chemical Society
|May 6, 2010
まとめ
研究者は,鉛硫化物 (PbS) 量子ドット (QDs) を活性ルシフェラーゼ (Luc8) 酵素でテンプレートすることで,新しいバイオ無機ハイブリッドナノ構造を作成しました. この二重機能の複合体は,生物発光共振エネルギー伝送 (BRET) を通して近赤外線 (NIR) を放射します.
科学分野:
- バイオマテリアル科学 バイオマテリアル科学
- ナノテクノロジー ナノテクノロジー
- バイオケミストリー バイオケミストリー
背景:
- バイオミネラライゼーションは,無機ナノマテリアルの制御された合成のための経路を提供します.
- ルシフェラーゼ酵素は,光放射のためのバイオハイブリッドシステムで利用できます.
- 量子ドット (QD) は,調節可能な光学特性を有する半導体ナノ結晶です.
研究 の 目的:
- バイオミネラライゼーションを用いたルシフェラーゼの放出波長の調節のための新しい戦略を開発する.
- 酵素活性とNIR光放射を持つ二重機能のバイオ無機ハイブリッドナノ構造を作成する.
- 無機ナノマテリアルの酵素テンプレート合成を実証する.
主な方法:
- 鉛硫化物 (PbS) 量子ドット (QDs) を環境条件下で合成するためのテンプレートとして,ルシフェラーゼ (Luc8) を利用しました.
- Luc8-PbSナノ複合体を形成しました.
- 合成されたPbS QDの光発光特性と,複合体内のLuc8の活性について調査した.
- 基板添加時に生物発光共振エネルギー転送 (BRET) によるエネルギー転送を研究した.
主要な成果:
- 800~1050nm範囲の光発光を持つPbS QDを合成し,近赤外線 (NIR) を放射しました.
- ルシフェラーゼ (Luc8) 酵素がLuc8-PbSナノ複合体内で活性化していることが確認されました.
- 複合体からの実証されたNIR光放出は,BRET経由でルシフェラーゼからPbS QDへの非放射性エネルギー転送を通じた.
結論:
- この研究は,無機ナノマテリアルの活性酵素テンプレート合成アプローチを使用して,二重機能のバイオ無機ハイブリッドナノ構造体を形成する最初の例を示しています.
- 開発された戦略は,QD合成を制御することによって,放射波長の合理的なチューニングを可能にします.
- Luc8-PbSナノコンプレックスは,NIR光放射を必要とするバイオイメージングおよびセンシングのアプリケーションの可能性を誇示しています.
