レーザー脱離法を用いた生体分子高次系の気相孤立化

• Project/Area Number: 20050026
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: Yokohama City University
• Principal Investigator: 三枝 洋之 Yokohama City University, 生命ナノシステム科学研究科, 教授 (90162180)
• Project Period (FY): 2008 – 2009
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2009)
• Budget Amount: ¥3,500,000 (Direct Cost: ¥3,500,000); Fiscal Year 2009: ¥1,700,000 (Direct Cost: ¥1,700,000); Fiscal Year 2008: ¥1,800,000 (Direct Cost: ¥1,800,000)
• Keywords: 核酸塩基 / レーザー脱離法 / 超音速ジェット法 / 赤外振動スペクトル / レーザー脱離 / 超音速ジェット

Research Abstract

レーザー脱離法は、熱的に不安定な生体分子を非破壊的に気化するのに有効であるが、気化した分子は高温であるためクラスターの生成には極低温冷却する必要がある。本研究では、独自に開発したレーザー脱離装置を用いて、塩基ヌクレオシドのような生体高分子の水和クラスターを生成する手法を確立した。
また核酸塩基の水和構造を分子論的な観点から考察するために、レーザー脱離-超音速分子線法によりグアニンヌクレオシドの水和クラスター(中性)を生成し、その微細構造を、赤外-紫外2重共鳴分光法と量子化学計算を用いて決定した。その結果、塩基や糖を含む高次水和構造が存在すること、グアノシンと2'-デオキシグアノシンの水和構造が異なることを初めて明らかにした。
生体分子クラスターには多様な水素結合が存在する。このような水素結合ネットワークの振動構造を評価するには、従来の調和振動計算では限界がある。そこで本特定領域の班員である八木清博士(山梨大学)と非調和振動計算に関する共同研究を立ち上げた。既にグアノシンの赤外振動スペクトルの非調和振動解析を行った結果、糖の硬さに関する知見が得られている。

Research Products

• [Journal Article] Microhydration of the guanine-guanine and guanine-cytosine base pairs (2010)
  • Author(s): S.Urashima, H.Asami, M.Ohba, H.Saigusa
  • Journal Title: Journal of Physical Chemistry A (accepted for publication)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Hydration structures of 2'-deoxyguanosine studied by IR-UV double resonance spectroscopy : Comparison with guanosine (2009)
  • Author(s): H.Asami, S.Urashima, H.Saigusa
  • Journal Title: Physical Chemistry Chemical Physics 11 Pages: 10466-10472
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] IR-UV double resonance spectroscopy of the hydrated clusters of guanosine and 9-methylguanine : Evidence for hydration structures involving the sugar group. (2009)
  • Author(s): H.Saigusa, S.Urashima, H.Asami
  • Journal Title: Journal of Physical Chemistry A 113 Pages: 3455-3462
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] IR-UV double resonance spectroscopy of the hydrated clusters of guanosine and 9-methylguanine : Evidence for hydration structures involving the sugar group (2009)
  • Author(s): H. Saigusa, S. Urashima, H. Asami
  • Journal Title: Journal of Physical Chemistry A 113 Pages: 3455-3462
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Ultraviolet spectroscopy and theoretical calculations of mono-and dihydrated clusters of the guanine nucleosides : Possibility of different hydration structures for guanosine and 2'-deoxyguanosine (2008)
  • Author(s): H. Saigusa, N. Mizuno, H. Asami, K. Takahashi, M. Tachikawa
  • Journal Title: Bulletin of Chemical Society of Japan 81 Pages: 1274-1281
  • NAID: 10024330971
  • Peer Reviewed
• [Presentation] DNA塩基グアニンの電子励起ダイナミクスに及ぼす水和の影響 (2009)
  • Author(s): 浅見裕也、浦島周平、三枝洋之
  • Organizer: 第3回分子科学討論会
  • Place of Presentation: 名古屋大学
  • Year and Date: 2009-09-24
• [Presentation] 赤外振動スペクトルとab initio非調和振動計算によるグアニンヌクレオシドの構造解析 (2009)
  • Author(s): 浅見祐也、三枝洋之、八木清
  • Organizer: 第3回分子科学討論会
  • Place of Presentation: 名古屋大学
  • Year and Date: 2009-09-21
• [Presentation] 紫外-赤外二重共鳴法による2'-デオキシグアノシンの微細水和構造の決定:グアノシンとの比較 (2009)
  • Author(s): 浦島周平、浅見祐也、三枝洋之
  • Organizer: 第3回分子科学討論会
  • Place of Presentation: 名古屋大学
  • Year and Date: 2009-09-21
• [Presentation] Intact vaporization of biological molecules by laser desorption and its applications to laser spectroscopic studies (2009)
  • Author(s): H.Saigusa
  • Organizer: 特定領域「高次系分子科学」国際シンポジウム
  • Place of Presentation: 東京工業大学(大岡山)
  • Year and Date: 2009-06-05
• [Presentation] Excited-state dynamics of nucleic acid bases-Bright and dark sides (Invited talk) (2009)
  • Author(s): H.Saigusa
  • Organizer: 第25回化学反応討論会
  • Place of Presentation: 大宮ソニックシティ
  • Year and Date: 2009-06-02
• [Presentation] グアニンヌクレオシド水和クラスターの電子スペクトルにみられる異性体構造 (2008)
  • Author(s): 浅見裕也、浦島周平、三枝洋之
  • Organizer: 第2回分子科学討論会
  • Place of Presentation: 福岡国際会議場
  • Year and Date: 2008-09-26
• [Presentation] 4つの核酸塩基ヌクレオシドに対する安定水和構造の比較 (2008)
  • Author(s): 浦島周平、浅見裕也、三枝洋之
  • Organizer: 第2回分子科学討論会
  • Place of Presentation: 福岡国際会議場
  • Year and Date: 2008-09-24
• [Presentation] 核酸塩基ヌクレオシドの微視的水和構造の理論的解明 (2008)
  • Author(s): 浅見裕也、浦島周平、三枝洋之
  • Organizer: 第11回理論化学討論会
  • Place of Presentation: 慶応大学
  • Year and Date: 2008-05-22
• [Presentation] 生体分子及びそのクラスターのレーザー脱離-超音速分子線分光 (2008)
  • Author(s): 三枝洋之
  • Organizer: 第8回分子分光研究会
  • Place of Presentation: 神戸大学(招待講演)
  • Year and Date: 2008-05-17
• [Remarks]
  • URL: http://laser.sci.yokohama-cu.ac.jp/
• [Remarks]
  • URL: http://laser.sci.yokohama-cu.ac.jp/