分子雲/原始惑星系/彗星で生成する核酸塩基構造異性体は生命の進化に寄与したか？

分子云/原行星系统/彗星中产生的核碱基结构异构体是否有助于生命的进化？

• 批准号: 19K21885
• 负责人: 前澤 裕之
• 金额: $ 4.08万
• 依托单位: Osaka Prefecture University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• 财政年份: 2019
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2019-06-28 至 2022-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19K21885/
• 关键词: 電波天文学; 核酸塩基; プラズマ; テラヘルツ分光; アストロバイオロジー; 超伝導検出素子; 質量分析; 量子化学計算; 核酸塩基/DNA/RNA; 突然変異; 星間物質

アミノ酸と核酸塩基は共に生命に必須の生体高分子である。アミノ酸は、隕石でも地球の生物と同様のキラリティの偏りが検出されており、またその前駆体も分子雲・星形成領域で観測されていることから、宇宙起源の可能性についても広く議論されている。一方で核酸塩基については、隕石からも検出はされているものの、宇宙での生成過程は未解明となっている。核酸塩基には、リボ核酸(RNA)やデオキシリボ核酸(DNA)内のヌクレオチドを構成するアデニン(A)やグアニン(G)などのプリン塩基、シトシン(C)、チミン(T)などのピリミジン塩基が存在する。本研究では、比較的温度の高い原始惑星系円盤や彗星などの環境を想定したプラズマ放電により、生成される核酸塩基を含めた生体高分子の形成過程を探るため、ダストプラズマのミリ/テラヘルツ分光診断システムを開発し、計測のアルゴリズムも改良して、ラジカルを含めた微量分子のスペクトルの検出に成功した。また、形成過程を探索するため、ポテンシャルの非調和下方歪みを利用した超球面探索法SHS・非調和歪追跡法ADDFを実装した量子化学計算を実施した。さらに、形成された特殊な高分子の生命・環境への影響を調べるため、サルモネラ菌や大腸菌などの原核細胞/嫌気性生物や、真核生物/好気性生物のin vitroの動物培養細胞生物等を用いたDNAの損傷に伴う姉妹染色分体交換による染色体異常の観察やAMES試験などの突然変異原性試験を行い、実験条件を明らかにするとともに手法を確立した。また分光計測のためのTHzヘテロダイン分光素子の製作環境をクリーンルームに立ち上げた。

氨基酸和核碱基都是生命必需的生物聚合物。在陨石中检测到了与地球生物相似的氨基酸的手性偏差，并且在分子云和恒星形成区域中也观察到了它们的前体，因此它们起源于太空的可能性受到了广泛的争论。是。另一方面，虽然在陨石中检测到了核碱基，但它们在太空中产生的过程仍然未知。核酸碱基包括嘌呤碱基，例如腺嘌呤（A）和鸟嘌呤（G），以及嘧啶碱基，例如胞嘧啶（C）和胸腺嘧啶（T），它们构成核糖核酸（RNA）和脱氧核糖核酸（DNA）中的核苷酸。 存在。在这项研究中，我们通过开发诊断系统和改进测量，对尘埃等离子体进行了毫米/太赫兹光谱，以探索等离子体放电产生的生物聚合物（包括核碱基）的形成过程，假设环境如相对高温的原行星盘和彗星。通过算法，他们成功地检测了包括自由基在内的痕量分子的光谱。此外，为了探索形成过程，利用超球面搜索方法SHS和利用势的非谐波向下失真的非谐波失真跟踪方法ADDF进行了量子化学计算。此外，为了研究形成的特殊聚合物对生命和环境的影响，我们研究了肠沙门氏菌和大肠杆菌等原核细胞/厌氧生物，以及真核生物/需氧生物的体外动物培养细胞生物。所用DNA损伤导致姐妹染色单体交换导致染色体畸变，并进行了AMES试验等致突变性试验，明确了实验条件并建立了方法。我们还建立了太赫兹外差光谱仪的生产环境，用于在洁净室中进行光谱测量。

项目成果

量子化学計算によるC2H2N2の形成プロセスの探索

利用量子化学计算探索C2H2N2的形成过程

• 发表时间: 2020
• 作者: 米津鉄平;前澤裕之
• 通讯作者: 前澤裕之

超伝導ミクサ素子によるダストプラズマのテラヘルツ波ヘテロダイン分光診断

利用超导混合器元件进行尘埃等离子体太赫兹波外差光谱诊断

• 发表时间: 2021
• 作者: 前澤裕之;米津鉄平;濱口優輝
• 通讯作者: 濱口優輝

量子化学計算によるC2H2N2の形成過程の探求

利用量子化学计算探索C2H2N2的形成过程

• 发表时间: 2020
• 作者: 米津鉄平;前澤裕之
• 通讯作者: 前澤裕之

Novel 500-GHz Band Waveguide Stepped Septum-Type Circular Polarizer with a New High-Accuracy and Very Small Waveguide Flange

新型 500 GHz 频段波导阶梯式隔膜型圆偏振器，具有新型高精度和超小型波导法兰

• DOI: 10.1007/s10762-020-00752-9
• 发表时间: 2021
• 作者: Yutaka Hasegawa; Hiroyuki Maezawa; Hideo Ogawa
• 通讯作者: Hideo Ogawa

量子化学計算によるC2H2N2の形成過程の探求

利用量子化学计算探索C2H2N2的形成过程

• 发表时间: 2020
• 作者: 米津鉄平;前澤裕之
• 通讯作者: 前澤裕之