2013 Fiscal Year Annual Research Report
気相分光によるペプチド分子の励起状態ダイナミクス―タンパク質の光防御機構
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25708001
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Grant-in-Aid for Young Scientists (A)
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
石内 俊一 東京工業大学, 資源化学研究所, 助教 (40338257)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 気相分光 / ペプチド / 励起状態ダイナミクス / レーザー脱離 / レーザー分光 |
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| Research Abstract |
これまでの研究で速い緩和過程が示唆されている小ペプチドを取り上げた。ペプチドはFmoc法により固相合成し、レーザー脱離超音速ジェット法により真空中に取り出した後、共鳴多光子イオン化（REMPI）分光法、UV-UVホールバーニング（HB）分光法を適用し、コンフォマーごとの電子スペクトルを測定した。さらにIR dip分光法を用いてコンフォマーごとの赤外スペクトルを測定し、量子化学計算を併用して各コンフォマーの構造を決定した。
１）キャップチロシン（Ac-Tyr-NHMe）
キャップチロシンに対してHB分光法を適用したところ５個のコンフォマーが共存していることが明らかとなり、その内２つのコンフォマーでブロードな電子遷移が観測された。構造決定の結果、ブロードな電子遷移を与えるコンフォマーはC5タイプの分子内水素結合（N-H…O=C水素結合が５員環を巻く構造）をとることが明らかとなった。他の芳香族キャップアミノ酸ではC7構造が速い緩和を示すことが報告されており、この結果はそれとは異なっている。今後、短パルスレーザーによる寿命の直接測定を行う予定である。
２）Gly-Trp, Gly-Trp-Pro
トリプトファンを含む５残基ペプチドGly-Trp-Pro-Pro-Valは非常に速い緩和過程をもつことが示唆されており、どのアミノ酸残基あるいは配列が原因なのかを明らかにするため、２５年度はTrp-Pro, Gly-Trp-Proを測定した。その結果、後者では２つのコンフォマーが共存しており、片方はシャープな電子遷移、もう片方はブロードな電子遷移を与えることが分かった。それぞれのコンフォマーの赤外スペクトルの測定は終わっており、現在量子化学計算による解析を行っている。前者のペプチドについてはブロードな電子遷移のみが観測されたが、S/Nが低いため、確定的な結果を得るために実験を続行中である。
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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
本年度はキャップチロシン及びトリプトファンを含むペプチドの構造と励起状態緩和過程の相関を調べることを計画しており、それらを全て実施したので、おおむね順調に進展していると評価した。キャップチロシンについては、他の芳香族キャップペプチドとは異なる構造依存性を見出しており、今後さらに詰めの実験を行った後に論文報告する予定である。トリプトファンを含むペプチドではトリプトファンのC-末端にプロリンがペプチド結合した場合にブロードな電子遷移が観測されており、プロリンが励起状態の速い緩和を促進している可能性が示唆された。この結果は、トリプトファンを含む５残基ペプチドGly-Trp-Pro-Pro-Valがなぜ速い電子励起状態緩和を示すのかという問題への回答の糸口を示しており、研究目的の半分程度は達成されたと考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
当初計画ではチロシンを含む３残基ペプチドの研究を予定しており、これは計画通り進める予定である。これに加え、キャップチロシンでは電子遷移のブロードにングが本当に速い電子励起状態緩和によるものか否かを明確にするため、ピコ秒レーザーを用いたポンププローブ実験を行う予定である。
また、ペプチドの構造決定には赤外分光を用いているが、２５年度に導入した赤外レーザーは３マイクロメートル領域（X-H伸縮振動領域）しか発振しないため、X-H伸縮振動数をもとに構造帰属を行った。しかし、微妙なコンフォメーションの違いを帰属するには情報が不足している。そこで、新たな非線形光学結晶を導入し、中赤外領域（１０～５マイクロメートル）を発振できるようにして、所謂指紋領域の測定も可能にする予定である。
２５年度後半において、不幸にして、これまで使用していた脱離用のレーザーが破損してしまい、高出力レーザーの出力を落として脱離レーザーとして使用していた。２６年度は、安定したレーザー脱離を行うために専用の小型低出力のレーザーを導入する予定である。
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