2022 Fiscal Year Research-status Report
ハイパーラマン分光法によるタンパク質二次構造研究の新展開
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21K04975
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
奥野 将成 東京大学, 大学院総合文化研究科, 准教授 (00719065)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 非線形分光法 / ハイパーラマン分光法 / 振動分光法 / 二次構造 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
当初の計画通りモデルペプチド水溶液を用いて、ハイパーラマン（HR）分光法による二次構造の判別可能性について研究を行った。水溶液のpHおよび温度を制御することにより、ペプチドの二次構造をα-ヘリックス、β-シート、ランダムコイルに調整したポリ-L-リシン（PLL）およびポリ-L-グルタミン酸（PLGA）を測定し、HR分光法により二次構造の判別が可能であるという結論を得ることができた。HRスペクトルにおいて、アミドI、II、III、およびCαH変角振動のピーク位置およびバンド幅が二次構造により異なることを初めて見出した。
得られたHRスペクトルを可視励起ラマンスペクトルおよび既報の紫外共鳴ラマンスペクトル、既報の赤外吸収スペクトルと比較し、HRスペクトルの特徴を抽出した。本研究で使用した515 nm励起HR分光では、紫外共鳴ラマンスペクトルと似通ったスペクトルパターンが得られた。これは、HR信号においてアミド結合のπ-π*遷移への二光子共鳴効果が支配的であることを意味している。一方、赤外・可視励起ラマンスペクトルとは全く異なった信号パターンを示し、HR分光法がこれらの分光法と相補的な手法として利用できることを示唆している。
さらに、アミドIバンドのピーク位置が赤外・ラマンスペクトルにおけるピーク位置よりも優位に高波数に観測されることを発見した。これは、おおきな双極子モーメントを持つアミドIバンドにおけるノンコインシデンス効果の結果であると解釈を行った。この結果はHR分光法では赤外・ラマン分光法とは異なるスペクトル情報を得られることを意味している。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
モデルペプチドとして振動分光法で広く用いられているポリ-L-リシン（PLL）水溶液およびポリ-L-グルタミン酸（PLGA）水溶液を二次構造を変化させて測定し、ハイパーラマン分光法によって二次構造が判別可能であるという結果を得ることができた。これは計画通りの実験であり、順調に計画が進展していると判断できる。二次構造の判別可能性だけでなく、予期しなかったアミドIバンドの高波数シフトが発見できた。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまで順調に研究が推進されているため、計画通りにさらなるペプチド分子およびタンパク質水溶液のハイパーラマン分光法による測定を行う。芳香環を持つ分子の可視光励起ハイパーラマンスペクトルには、多光子蛍光に由来すると考えられる大きな信号によりハイパーラマン信号を埋没させてしまう可能性があるため、その対応を技術的に行うことを予定している。
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