１分子ペプチドシークエンシング法の開発

单分子肽测序方法的发展

基本信息

批准号：
26246004
负责人：
谷口正輝
金额：
$ 9.73万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
财政年份：
2014
资助国家：
日本
起止时间：
2014-04-01 至 2015-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

π電子系アミノ酸分子、σ電子系アミノ酸分子、およびリン酸化チロシンをトンネル電流で識別し、全20種類のアミノ酸分子と1種類のリン酸化アミノ酸分子の１分子電気伝導度の決定と電気伝導機構の解明を行うことを目的として、DNAとmiRNAの塩基配列決定を行ってきた機械的破断接合によるナノギャップ電極を用いて、溶液中で１分子電気伝導度計測を行った。π電子系、σ電子系アミノ酸分子、およびリン酸化チロシンの計測では、スパイク状の電流シグナルが得られ、ベース電流より大きな電流が得られた。得られた１分子コンダクタンスをもとに、コンダクタンスヒストグラムを作成したところ、それぞれの分子に対応して１つのピークコンダクタンスが得られた。π電子系アミノ酸分子の１分子コンダクタンスは、σ電子系アミノ酸分子の１分子コンダクタンスより大きい値となったが、σ電子系アミノ酸分子では、統計的に有意な１分子コンダクタンスが得られないものがあった。これは、σ電子系アミノ酸分子は、長い側鎖のため、非常に弱い電極―分子間の電子的カップリングを持ち、また電流を流しにくい電子構造を持つ最高占有分子軌道(HOMO)と最低非占有分子軌道(LUMO)が、電極のフェルミ準位から深い位置に存在するためと考えられる。20種類のアミノ酸分子の分子軌道計算を行い、HOMOとLUMOのエネルギー準位を調べたところ、電極のフェルミ準位から深いHOMO・LUMOを持つアミノ酸分子は、１分子コンダクタンスが得られないアミノ酸分子と対応していた。さらに、アミノ酸分子のHOMOとLUMOのエネルギー準位のpH依存性を量子化学計算により評価したところ、pHの増加に伴い、HOMOとLUMOのエネルギー準位が高くなり、pHの大きさにより、HOMOとLUMOのエネルギー準位の順番が入れ替わることが示唆された。

我们利用隧道电流鉴定了基于π电子的氨基酸分子、基于σ电子的氨基酸分子和磷酸化酪氨酸，测定了所有20种氨基酸分子和1种磷酸化氨基酸分子的单分子电导率，并且为了阐明这一点，我们使用机械断裂的纳米间隙电极在溶液中进行了单分子电导率测量，该电极已用于确定 DNA 和 miRNA 的碱基序列。在π电子系、σ电子系氨基酸分子、磷酸化酪氨酸的测定中，得到尖峰状的电流信号，并且得到比基极电流大的电流。当基于获得的单分子电导创建电导直方图时，获得对应于每个分子的一个峰值电导。基于π电子的氨基酸分子的单分子电导大于基于σ电子的氨基酸分子的单分子电导，但一些基于σ电子的氨基酸分子不具有统计学上显着的单分子电导。分子电导。这是因为基于σ电子的氨基酸分子由于其长侧链而具有非常弱的电极-分子电子耦合，并且还具有最高的占据分子轨道（HOMO）和最低的非导电电子结构，这使得很难这被认为是由于电极费米能级深处存在占据分子轨道（LUMO）。当我们计算20种氨基酸分子的分子轨道并研究HOMO和LUMO的能级时，我们发现HOMO和LUMO距离电极费米能级较深的氨基酸分子是无法获得单能级的氨基酸分子。分子电导是相容的。此外，当我们使用量子化学计算评估氨基酸分子的HOMO和LUMO能级的pH依赖性时，我们发现随着pH的增加，HOMO和LUMO的能级的顺序增加。 LUMO 能级被交换。