クライオ電子顕微鏡は、タンパク質などの生体分子の立体構造を原子レベルに近い分解能で解析できる手法として、近年広く用いられています。一方で、観察試料を作製する過程において、タンパク質粒子が気液界面で変性したり、特定の向きに偏って並んだりすることがあり、高精度な構造解析の妨げとなっています。この課題に対し、原子レベルで薄いグラフェンを観察用グリッドの支持膜として用いる方法が注目されていますが、グラフェンは化学的に安定であるため、表面を目的に応じて機能化することが難しいという課題がありました。
今回、鑓水星奈大学院生、井上豪教授、淺原時泰准教授らのグループは、二酸化塩素を用いた光酸化と、それに続くシランカップリング処理を組み合わせることで、タンパク質との相互作用を調整できる機能化グラフェングリッドを開発しました。本手法では、温和な条件でグラフェン表面に反応点を導入し、さらにシランカップリング剤の種類を変えることで、グリッド表面の分子層を設計できます。その結果、タンパク質粒子の保持や配向を調整し、クライオ電子顕微鏡による構造解析に応用できることを示しました。
研究成果は、Langmuir誌に2026年9月18日に掲載（オンライン）され、同誌のSupplementary coverにも採用されました。
雑誌名：Langmuir
論文名：Silane-Coupled Photo-Oxidized Graphene Grids for Controlling Protein–Surface Interactions in Cryo-EM Sample Preparation
著者：Seina Yarimizu, Tsuyoshi Inoue, and Haruyasu Asahara