Publicly Offered Research
Grant-in-Aid for Transformative Research Areas (A)
生体内を構成するアミノ酸の99%がL型の鏡像異性体で構成されており、これはアミノ酸ホモキラリティーと呼ばれている。このアミノ酸ホモキラリティーの発生起源は、いまだに解明されておらず、生命の起源の理解に繋がる重要な課題と位置付けれらている。本研究では、宇宙起源説に注目し、宇宙空間でのアミノ酸生成過程とホモキラリティー形成のメカニズムについて考察する。特に、量子化学計算を用いることにより、宇宙空間で起こり得るアミノ酸の生成経路を経路を特定し、円偏光による特定のキラル分子の光分解の妥当性について議論する。
アミノ酸ホモキラリティーの発生起源は、宇宙由来や地球由来など様々な説があるが、いまだに解明されていない課題である。本研究では、アミノ酸ホモキラリティーの宇宙起源説の立証を目指し、キラル不斉分解と増幅の観点から量子化学計算により探索した。まず、星間空間で観測されているキラル分子である酸化プロピレンを取り上げ、星間空間での生成過程および円偏光波による不斉分解の可能性について検証した。量子化学計算により得られたポテンシャルエネルギー曲面(PES)から、酸化プロピレンはCH3CH(OH)CH3やC3H7を反応物として生成しうることがわかった。また、生成過程で生じるキラル分子に対して、円偏光吸収特性を時間依存密度汎関数理論により調べた。計算により得られた円二色性スペクトルシミュレーションから、キラル分子はライマンα波長領域の光を吸収することがわかり、円偏光波による不斉分解の可能性を提案することができた。次に、アミノ酸のキラリティー増幅機構のプロセスの一つとなり得るキラル変換過程を取り上げ、隕石の水質変性化で起こりうるキラル変換のPESを計算した。得られたPESから、キラル変換の律速は、反応中間体の脱水反応であることが分かった。さらに、水分子を考慮することにより、PESのエネルギーバイアが低下することがわかり、アミノ酸は水分子を触媒としてキラル変換を起こすことができることを明らかにすることができた。
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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Astrobiology
Volume: 22 Issue: 9 Pages: 1129-1142
10.1089/ast.2022.0011
Volume: 22 Issue: 11 Pages: 1330-1336
10.1089/ast.2022.0005
Journal of Computer Chemistry, Japan
Volume: 21 Issue: 4 Pages: 80-81
10.2477/jccj.2023-0004
https://trios.tsukuba.ac.jp/researcher/0000004283
https://researchmap.jp/yuhori
