Study on chemical evolution by simulation experiments regarding the plasma processes and hydrothermal conditions with minerals under the Hadean Earth environments
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19H02017
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 17050:Biogeosciences-related
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| Research Institution | Hiroshima Shudo University |
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Principal Investigator |
川村 邦男 広島修道大学, 人間環境学部, 教授 (50204772)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
佐々木 満 熊本大学, 産業ナノマテリアル研究所, 准教授 (40363519)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥17,940,000 (Direct Cost: ¥13,800,000、Indirect Cost: ¥4,140,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
Fiscal Year 2021: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
Fiscal Year 2020: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
Fiscal Year 2019: ¥11,310,000 (Direct Cost: ¥8,700,000、Indirect Cost: ¥2,610,000)
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| Keywords | 生命の起源 / プラズマ / 熱水反応 / RNA / ペプチド |
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| Outline of Research at the Start |
原始地球において生命出現に至った化学進化過程は，様々なシミュレーション実験によって研究されてきた．しかし，それらの過程が広大な地球でどのようにつながったかを調べる手法はなかった．本研究では，「鉱物熱水系」および「ラジカル反応系」の２系統の化学進化過程を連続的かつ長時間シミュレーションできる化学進化実験法を構築する．これを用いて，第1にタンパク質状物質およびRNAの化学進化過程を解明する．第２に，鉱物熱水系とプラズマ系の化学進化に対する役割を明確にする．この成果は，化学進化研究における新しい方法論を創出し，原始地球上でのリアルな化学進化シナリオを導く革新的なものとなる．
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、A:多段化学進化装置（Multi-HF）の開発、B:アミノ酸原料からタンパク質までの化学進化の解析、C:塩基・糖・リン供給源からのRNAなどの化学進化の解析、D:原始タンパク質と原始RNAの機能解析、E:計算化学による評価の5項目からなる。令和4年度までにAの装置を部分的に確立した。多段化学進化装置を構成するエネルギー照射法として、ナノパルス放電プラズマと超音波照射を用いた。この結果、アミノ酸からタンパク質までの化学進化について、ナノパルス放電プラズマ照射下でジケトピペラジン（DKP）を原料とすると3鎖長から4鎖長のペプチドが生成することを明らかにした。一方、Dについてリボザイムの原始地球環境を模擬した超高圧下での自己開裂機能を解析することに成功した。令和5年度は、プラズマ発生源としての超音波照射下でのペプチド生成反応を行い、酸性条件下では中性よりもペプチドが生成しやすいことを見出したので、反応生成物を分析し、反応条件による影響を検討した。この結果、DKPは放電プラズマによって開環し、これを原料として鎖長の大きなペプチドを生成することが推定された。超音波照射においては生成物を高速液体クロマトグラフィーおよび質量分析によって分析した。この結果、超音波照射においてもDKPの開環が起こる。また鎖長の大きなペプチドとm/zを持つ物質が検出された。一方、RNAの生成反応を解析するために、RNA上の塩基の種類に依存せず、RNAの鎖長によって分離されるHPLC法を開発した。これによって、リボザイムなどの生化学的機能をもつRNAの研究をする際に、電気泳動法でなくとも反応を解析できる。
以上、本研究によって、エネルギーを定常的に照射することによって、ペプチドが持続的に生成するシステムを構成できることを明らかにした。
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| Research Progress Status |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(5 results)
Research Products
(17 results)
