赤外レーザー分光と量子化学計算による生体分子高次クラスターの微細構造決定

利用红外激光光谱和量子化学计算确定生物分子高阶簇的精细结构

基本信息

批准号：
10J08000
负责人：
浅見祐也
金额：
$ 1.34万
依托单位：
Yokohama City University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2010
资助国家：
日本
起止时间：
2010 至 2012
项目状态：
已结题

项目摘要

生命が多様な進化の中から作り上げてきたDNAやRNAは遺伝情報として利用されるたけでなく、生体内の生理作用や情報伝達といった重要な役割を担っている。このような生体分子は従来X線やNMRの測定によって構造の知見を得ることが可能だが、これらの手法では周囲に存在する分子の影響を受けるため、分子本来の性質を調べることは難しい。そこで我々は孤立気相状態の生体分子に対して、赤外レーザー分光法と量子化学計算を駆使してこの微細構造を明らかにしてきた。昨年度の研究で核酸塩基の最終代謝物である尿酸、およびその水和物の構造決定に成功し、尿酸にみられる疎水性を構造化学の側面から解明した。そこで本年は、尿酸と特異的に相互作用することで知られる毒物メラミンを対象に、尿酸-メラミンクラスターの構造解析に着手した。TOF-massスペクトルの測定の結果、尿酸-メラミン1:1二量体が極めて安定に生成することを確認した。またこの赤外振動スペクトルの測定にも成功し、その結果よりこれまでX線で示唆されてきた構造とは異なる新たな構造が非常に安定であることを初めて明らかにした。また本年は、昨年度に行った核酸塩基ヌクレオシドの一つアデノシンの二量体構造に関する研究をさらに深め、より高精度の非調和振動計算を行った。その結果、実験値をほぼ正確に再現することに成功し、アデノシン糖部にみられる水素結合による協同効果を定量的に評価することに成功した。以上の成果を国際学術誌Chemical Physicsに筆頭著者として発表し、高い評価を受けた。また国内の学会にて口頭講演を行い、日本化学会から学生講演賞を授与された。さらに博士課程3年間の研究業績が極めて高く評価され、所属大学より博士(理学)の学位と学長賞が授与された。

生命通过其多样化的进化创造出DNA和RNA，它们不仅用作遗传信息，而且在生物体的生理功能和信息传递中发挥着重要作用。传统上，可以通过X射线和核磁共振测量来获得有关此类生物分子结构的信息，但这些方法很难研究分子的原始性质，因为它们受到周围分子的影响。因此，我们一直利用红外激光光谱和量子化学计算来阐明分离气相中生物分子的精细结构。去年的研究中，我们成功确定了核碱基最终代谢物尿酸及其水合物的结构，并从结构化学的角度阐明了尿酸的疏水性。因此，今年，我们开始对尿酸-三聚氰胺簇进行结构分析，针对有毒的三聚氰胺，已知三聚氰胺与尿酸特异性相互作用。 TOF-质谱测量的结果证实，尿酸-三聚氰胺1:1二聚体的制备极其稳定。他们还成功测量了这种红外振动光谱，结果首次表明，这种新结构与之前X射线暗示的结构不同，是极其稳定的。今年，我们进一步深化了去年进行的核苷腺苷二聚体结构的研究，进行了更准确的非简谐振动计算。结果，他们成功地几乎准确地再现了实验值，并成功地定量评估了由于在腺苷糖部分中观察到的氢键而产生的协同效应。我作为第一作者将上述成果发表在国际学术期刊《化学物理》上，并获得了高度评价。他还在国内学术会议上做口头报告，并获得日本化学会学生演讲奖。此外，他三年博士课程期间的研究成果得到高度评价，并获得了其附属大学的理学博士学位和校长奖。