2009 Fiscal Year Annual Research Report
赤外振動スペクトルと量子化学計算による核酸塩基高次構造の決定
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20350012
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| Research Institution | Yokohama City University |
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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)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
立川 仁典 横浜市立大学, 生命ナノシステム科学研究科, 教授 (00267410)
大場 正志 横浜薬科大学, 薬学部, 教授 (60115219)
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| Keywords | 核酸塩基 / 赤外振動スペクトル / 修飾塩基 / レーザー脱離 / 量子化学計算 |
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| Research Abstract |
本研究では、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。
生成したグアニンヌクレオシドとその水和クラスターの赤外振動スペクトルを、赤外-紫外2重共鳴分光を用いて測定した。更に調和振動計算の結果と比較することで、糖を含む特異的な異性体構造を決定した。その結果、グアノシンと2'-デオキシグアノシンの2水和物の最安定構造に大きな違いがあり、2'-OH基の存在が水和に大きく影響しているという直接的な証拠が得られた。このことは、DNAとRNAの水和構造の違いに関して分子論的な立場からの知見を与えるものと期待される。
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。そこで八木清博士(山梨大学燃料電池研究センター)と非調和振動計算に関する共同研究を行った。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、糖の硬さに関する新たな知見が得られている。
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