• Search Research Projects
  • Search Researchers
  • How to Use
  1. Back to previous page

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

Research Project

Project/Area Number 10J08000
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Physical chemistry
Research InstitutionYokohama City University

Principal Investigator

浅見 祐也  横浜市立大学, 生命ナノシステム科学研究科, 特別研究員(DC1)

Project Period (FY) 2010 – 2012
Project Status Completed (Fiscal Year 2012)
Budget Amount *help
¥2,100,000 (Direct Cost: ¥2,100,000)
Fiscal Year 2012: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000)
Fiscal Year 2011: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000)
Fiscal Year 2010: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000)
Keywords核酸塩基 / 孤立気相分光 / 赤外振動スペクトル / 量子化学計算 / 尿酸 / アデノシン / 非調和振動計算 / 微細構造 / 水和 / 電子スペクトル / ヌクレオチド / 高次クラスター
Research Abstract

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。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

1: Research has progressed more than it was originally planned.

Reason

計画していた尿酸-メラミン1:1二量体の構造決定は完結し、本年の分子科学討論会にて発表を行った。また近年、この二量体では極めて強い水素結合を形成していることが明らかとなった。この結果は近日中に論文に取りまとめ発表する予定である。
またこれとは別件で計画していたジヌクレオチドの非破壊的な気化においても、対象とする塩基をグアニンからウラシルへと変えることで大きな前進があった。これによって従来深刻であった脱プリン化の問題を克服し、分子量が約850のヌクレオチドを非破壊的に気化することに成功した。

Strategy for Future Research Activity

今後ジヌクレオチドの気化が達成されれば、次の大きな目標としてはジヌクレオチドの二量体形成(ハイブリダイゼーション)を孤立気相状態で成功させることが挙げられる。しかしこの時、天然体同士の二量体形成を調べると同時に、天然体と人工核酸との塩基対形成がどのように形成され、どのような性質を持っているのかを詳細に明らかにすることは、創薬や医療分野への応用を考える上で大変重要である。
そこで、今後はこの人工核酸を自ら合成して、この分子の構造や性質を調べると同時に、天然体との相互作用を解析していく予定である。この研究は東京工業大学の藤井研究室また関根研究室のご協力を得て、特別研究員(SPD)のプロジェクトとして行っていく。また所属研究室では天然体のジヌクレオチドやトリヌクレオチドの非破壊的気化と赤外分光を目指して、分光手法の改良を進める予定である。

Report

(3 results)
  • 2012 Annual Research Report
  • 2011 Annual Research Report
  • 2010 Annual Research Report
  • Research Products

    (20 results)

All 2013 2012 2011 2010 Other

All Journal Article (5 results) (of which Peer Reviewed: 5 results) Presentation (9 results) Remarks (6 results)

  • [Journal Article] Stacked base-pair structures of adenine nucleosides stabilized by the formation of hydrogen-bonding network involving sugar groups2013

    • Author(s)
      H. Asami, K. Yagi, M. Ohba, S. Urashima, H. Saigusa
    • Journal Title

      Chemical Physics

      Volume: vol.419 Pages: 84-89

    • DOI

      10.1016/j.chemphys.2013.01.038

    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Controlling glycosyl bond conformation of guanine nucleosides : stabilization of the anti conformer in 5'-O-ethylguanosine2012

    • Author(s)
      H.Asami, S.Urashima, M.Tsukamoto, A.Motoda, Y.Hayakawa, H.Saigusa
    • Journal Title

      Journal of Physical Chemistry Letters

      Volume: 3 Issue: 5 Pages: 571-575

    • DOI

      10.1021/jz300081e

    • Related Report
      2011 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Structural identification of uric acid and its monohydrates by IR-UV double resonance spectroscopy2011

    • Author(s)
      H.Asami, S.Urashima, H.Saigusa
    • Journal Title

      Physical Chemistry Chemical Physics

      Volume: 13 Issue: 45 Pages: 20476-20480

    • DOI

      10.1039/c1cp22540e

    • Related Report
      2011 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Gas-phase isolation of diethyl guanosine 5'-monophosphate and its conformational assignment2010

    • Author(s)
      H.Asami, M.Tsukamoto, Y.Hayakawa, H.Saigusa
    • Journal Title

      Physical Chemistry Chemical Physics

      Volume: 12 Pages: 13918-13921

    • Related Report
      2010 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Microhydration of the Guanine-Guanine and Guanine-Cytosine Base Pairs2010

    • Author(s)
      S.Urashima, H.Asami, M.Ohba, H.Saigusa
    • Journal Title

      Journal of Physical Chemistry A

      Volume: 114 Pages: 11231-11237

    • Related Report
      2010 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 孤立気相分光による尿酸-メラミン錯体の微細構造決定2012

    • Author(s)
      浅見祐也、浦島周平、三枝洋之
    • Organizer
      分子科学討論会2012 (東京)
    • Place of Presentation
      東京大学
    • Year and Date
      2012-09-18
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] アデニンヌクレオシド二量体にみられる水素結合ネットワークの協同効果2012

    • Author(s)
      浅見祐也, 八木清, 大場正志, 三枝洋之
    • Organizer
      日本化学会第92春季年会
    • Place of Presentation
      慶応義塾大学(日吉)
    • Year and Date
      2012-03-26
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] Conformational properties of nucleic acid components revealed by vibrational spectroscopy and chemical modifications2012

    • Author(s)
      Hiroya Asami
    • Organizer
      Symposium on Aromatic Cluster Spectroscopy (JSPS Core-to-Core Program)
    • Place of Presentation
      TU Berlin(招待講演)
    • Year and Date
      2012-03-01
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] アデニンヌクレオシド二量体にみられる糖の水素結合が関与した特異的スタッキング構造2011

    • Author(s)
      浅見祐也, 八木清, 大場正志, 三枝洋之
    • Organizer
      第5回分子科学討論会2011(北海道)
    • Place of Presentation
      札幌コンベンションセンター
    • Year and Date
      2011-09-21
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] Conformational analysis of the guanine nucleosides based on ab initio anharmonic vibrational calculation2010

    • Author(s)
      H.Asami, H.Saigusa, K.Yagi
    • Organizer
      2010 International Chemical Congress of Pacific Basin Societies
    • Place of Presentation
      コンベンショナルセンター(ハワイ)
    • Year and Date
      2010-12-18
    • Related Report
      2010 Annual Research Report
  • [Presentation] Effects of hydration on the base pair structures of guanine : Stacked vs.planar base pairing2010

    • Author(s)
      H.Asami, H.Saigusa
    • Organizer
      2010 International Chemical Congress of Pacific Basin Societies
    • Place of Presentation
      コンベンショナルセンター(ハワイ)
    • Year and Date
      2010-12-17
    • Related Report
      2010 Annual Research Report
  • [Presentation] Non-destructive vaporization of GMP facilitated by the phosphoesterification : Conformational preference in the gas phase2010

    • Author(s)
      H.Asami, A.Motoda, M.Tsukamoto, Y.Hayakawa, H.Saigusa
    • Organizer
      The 37th International Symposium on Nucleic Acids Chemistry 2010
    • Place of Presentation
      はまぎんホール(横浜)
    • Year and Date
      2010-11-11
    • Related Report
      2010 Annual Research Report
  • [Presentation] グアニンヌクレオチドのリン酸基エステル化による非破壊的気化と赤外振動分光2010

    • Author(s)
      浅見祐也, 元田彩香, 塚本眞幸, 早川芳宏, 三枝洋之
    • Organizer
      第4回分子科学討論会2010(大阪)
    • Place of Presentation
      大阪大学
    • Year and Date
      2010-09-16
    • Related Report
      2010 Annual Research Report
  • [Presentation] Intact laser desorption of guanosine 5'-monophosphate facilitated by the phosphoe sterification : Conformational analysis by infrared vibrational spectonscopy2010

    • Author(s)
      浅見祐也, 元田彩香, 塚本眞幸, 早川芳宏, 三枝洋之
    • Organizer
      The 2010 Molecular and Ionic Clusters Conference
    • Place of Presentation
      ホテルベルナティオ(新潟)
    • Year and Date
      2010-09-08
    • Related Report
      2010 Annual Research Report
  • [Remarks]

    • URL

      http://www.yokohama-cu.ac.jp/campuslife/120510.html

    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Remarks]

    • URL

      http://laser.sci.yokohama-cu.ac.jp/index.htm

    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Remarks]

    • URL

      http://www.yokohama-cu.ac.jp/

    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Remarks]

    • URL

      http://laser.sci.yokohama-cu.ac.jp/index.htm

    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Remarks]

    • URL

      http://www.yokohama-cu.ac.jp/

    • Related Report
      2010 Annual Research Report
  • [Remarks]

    • URL

      http://laser.sci.yokohama-cu.ac.jp/index.htm

    • Related Report
      2010 Annual Research Report

URL: 

Published: 2010-12-03   Modified: 2024-03-26  

Information User Guide FAQ News Terms of Use Attribution of KAKENHI

Powered by NII kakenhi