炭素炭素二重置換同位体分子計測による新しいバイオマーカーの開発

利用碳-碳双取代同位素分子测量开发新的生物标志物

基本信息

批准号：
22KJ1277
负责人：
田口宏大
金额：
$ 1.41万
依托单位：
Tokyo Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2023
资助国家：
日本
起止时间：
2023-03-08 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

二重置換同位体分子とは、エタンの場合、二つある炭素がともに存在度の低い13C同位体である分子(13C2H6)である。二重置換の度合い(二重置換度)は炭素の13C存在度(約1%)から統計的に予測が可能(約0.01%)であるが、天然の分子の二重置換度は、C-C結合の形成または乖離の際の同位体分別によって統計予測からわずかにズレる。本研究は、無機的な炭化水素合成の際に二重置換度が統計的存在度と比べて過少となることを見出し、それを用いて生物由来炭化水素と区別が可能であることを示した。この成果はNature Communications誌に受理され、掲載された(Taguchi et al., 2022)。一方、熱分解過程で生じる炭化水素の同位体分子的特徴を明らかにするために１年以上に及ぶ有機物熱分解実験を行っている。現時点でのデータにもとづけば、熱分解起源炭化水素の二重置換度は、分解前の前駆体分子の二重置換度を反映しており、その同位体分子的特徴は熱分解過程によって有意に変化しないことを見出している。これは、天然の炭化水素の由来を二重置換度を用いて判別することに重要な根拠を与えるものである。JAMSTECの調査船「かいめい」でマリアナ島弧に位置するアステソル蛇紋岩海山と南チャモロ蛇紋岩海山の調査をした。一般に、蛇紋岩化反応に伴って炭化水素が無機的に生成すると考えられており、その化学過程・形成過程を開発した同位体分子計測を用いて調査する。採取した試料は、ただちにGC-FIDを用いてLHC濃度を定量し、同位体分子分析に十分な量が含まれるかを判定した。

双取代的同位素分子是一个分子（13C2H6），其中两个碳都是富含丰度的13C同位素。双重取代（双替代）的程度可以从统计上预测（约0.01％）（约13c碳的碳（约1％）），但是由于C-C键的形成或偏差，自然分子的双重取代程度略有统计预测。这项研究发现，与统计丰度相比，双重替代水平在无机烃合成中的代表性不足，并证明这可以用来将它们与生物学衍生的碳氢化合物区分开。该结果被接受并发表在《自然通讯》杂志上（Taguchi等，2022）。另一方面，已经进行了一年多的有机热解实验，以阐明在热解过程中发生的碳氢化合物的同位素分子特征。基于当前数据，已经发现，从热解的双重取代的程度反映了分解前的前体分子的双重取代程度，并且由于热解过程，同位素分子特性不会显着变化。这为使用双重替代度确定天然烃的起源提供了重要的基础。 Jamstec的研究船Kaimei对位于Mariana Island Arc的Astesol Serpentine seamount和South Chamorro Serpentine seamount进行了研究。通常认为，烃是与蛇形化反应无机生产的，并使用已经开发的同位素分子测量研究了这些过程的化学和形成过程。使用GC-FID立即对样品进行LHC浓度进行定量，以确定是否包括足够的同位素分子分析。