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2010 Fiscal Year Annual Research Report

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 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)

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 / ヌクレオチド / 高次クラスター / 非調和振動計算 / 微細構造
Research Abstract

生物が多様な進化の中から作り上げてきたRNAやDNAヌクレオチドは、遺伝情報として利用されるだけでなく、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X線結晶回折やNMRの測定によって構造の知見を得ることが可能だが、この手法では周囲に存在する分子の影響を受けるため、単量体本来の構造を知ることができない。そのため、我々は生体分子の正しい性質を知るため、孤立気相のレベルでの赤外振動分光法を用いて、その微細構造を明らかにしてきた。
平成22年度の研究で、化学修飾法を用いることにより、ヌクレオチド単量体を完全非破壊的に気化し、その安定構造の決定に成功した。この成果を論文として公表し、初年度としては十分な成果が得られた。しかし、最終目標としていた高次クラスターの観測およびその構造決定には至らなかった。そこで、レーザー脱離法の条件を再度検討すべく予算を繰越し、より高効率なクラスター生成の手法を構築することにした。
この結果、2',3'-O-イソプロピリデンアデノシンという別塩基のヌクレオシドで測定を行った結果、十量体までの極めて巨大なクラスター生成を確認した。このことは、現状のレーザー脱離装置に高次クラスターを生成する能力が十分備わっていることを示している。そのため、ヌクレオチド単量体レベルで大きなクラスター生成が起こらない理由は、鎖状構造の無いため、高次構造の形成に適した安定構造を持たないことに由来すると考えられる。
また本年度の研究では、高次クラスター構造を決定するための理論的手法の開発にも着手する予定であった。この点はアデノシン二量体の赤外振動スペクトルの測定と、その非調和計算を行うことで達成できた。特にこの二量体は64原子と分子サイズが極めて大きいが、実験の帰属に効果的な非調和項のみを選択的に取り入れ、且つ高い電子状態近似を用いることで、定量性の飛躍的な向上に成功した。

  • Research Products

    (9 results)

All 2010 Other

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results) Presentation (5 results) Remarks (2 results)

  • [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

    • 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

    • Peer Reviewed
  • [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
  • [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
  • [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
  • [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
  • [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
  • [Remarks]

    • URL

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

  • [Remarks]

    • URL

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

URL: 

Published: 2013-06-26  

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