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分子認識機能の制御を目指した人工核酸の化学合成と気相分光による微細構造解析

研究課題

研究課題/領域番号 13J02918
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 物理化学
研究機関東京工業大学

研究代表者

浅見 祐也  東京工業大学, 大学院生命理工学研究科, 特別研究員(SPD)

研究期間 (年度) 2013 – 2014
研究課題ステータス 完了 (2014年度)
配分額 *注記
5,520千円 (直接経費: 4,800千円、間接経費: 720千円)
2014年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
2013年度: 2,400千円 (直接経費: 2,400千円)
キーワード極低温気相分光(赤外、紫外) / グアニン / レーザー脱離 / ナフチル基 / TOF-mass / 蛍光核酸 / 励起状態ダイナミクス / 非調和振動計算 / 核酸合成 / ペプチド核酸 / 気相分光(赤外、紫外) / 量子化学計算 / ナフタレン
研究実績の概要

ケトーエノール互変異性体を有するグアニン塩基は核酸塩基の中でも最も励起寿命の短い分子として良く知られる。これは生体中で最安定構造であるケト体においてサブピコ秒からフェムト秒オーダーの極めて速い緩和過程が存在することが主な原因である。従って、このケト体を光によって観測する手段は限定的であり、ケトーエノール互変異性体の存在比の議論は極めて困難であった。そこで本研究では、グアニン塩基に新たな発色団(ナフチル基)を導入した核酸塩基誘導体(GNap)を合成し、孤立気相状態でのUV吸収およびIR吸収スペクトルの測定を試みた。これにより、励起波長の異なる互変異性体を同一の条件で観測し、質量選択的なスペクトルを測定することが可能となる。フランス原子エネルギー研究所(CEA Saclay)の装置を用いてこの試みを行ったところ、ケト体のみのIR吸収スペクトルを初めて測定し、その象徴的な振動であるC=O伸縮のバンドを初めて観測することに成功した。またナフタレンのS2励起状態を利用することにより、その互変異性体の存在比が2:1であることを初めて明らかにした。これらの結果は、これまでの手法では知ることのできなかった極めて重要な知見であり、ナフチル基を発色団として用いるこの手法の有効性を強く支持する。
また本年度に確立できたこの方法論は、核酸塩基が示す分子認識能を観測するための基盤技術と成り得る。これまで核酸塩基対のUV吸収はブロードなスペクトルとして観測されることが一般的であり、様々な塩基対の構造を分離して、その構造の安定性を実験的に議論することは極めて困難であった。しかし、この方法論では塩基対においても構造選択的な観測が可能であり、塩基対形成の安定性を一分子レベルで正確に捉えることが可能になる。これにより、より高い分子認識能を持つ塩基対を創出するための基礎的知見を得られると期待している。

現在までの達成度 (段落)

本研究課題は翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

今後の研究の推進方策

本研究課題は翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2014 実績報告書
  • 2013 実績報告書
  • 研究成果

    (7件)

すべて 2015 2014 2013

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (6件) (うち招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Multiple hydrogen-bonding interaction of uric acid/9-methyluric acid with melamine identified by infrared spectroscopy2015

    • 著者名/発表者名
      H. Asami, H. Saigusa
    • 雑誌名

      Journal of Physical Chemistry B

      巻: 118 号: 18 ページ: 4851-4857

    • DOI

      10.1021/jp502635w

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Gas phase spectroscopy of short-lived tautomers in naphthyl-tagged guanine derivatives2014

    • 著者名/発表者名
      H. Asami, M. Tokugawa, Y. Masaki, E. Gloaguen, K. Seio, H. Saigusa, M. Sekine, M. Mons
    • 学会等名
      Coupling Mass Spectrometry with Lasers
    • 発表場所
      Macon, France
    • 年月日
      2014-09-30
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] ナフチル基の光励起を利用した核酸塩基の気相分光2014

    • 著者名/発表者名
      浅見祐也, 徳川宗史, 正木慶昭, E. Gloaguen, 清尾康志, 関根光雄, M. Mons
    • 学会等名
      第8回分子科学討論会
    • 発表場所
      広島大学(広島県)
    • 年月日
      2014-09-22
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Gas phase fluorescence probe of short-lived guanine tautomers in naphthyl-tagged guanine2014

    • 著者名/発表者名
      H. Asami, M. Tokugawa, Y. Masaki, E. Gloaguen, B. Tardivel, K. Seio, H. Saigusa, M. Sekine, M. Mons
    • 学会等名
      Fluorescent Biomolecules and their Building Blocks-Design and Applications
    • 発表場所
      UCSD, US
    • 年月日
      2014-08-08
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Laser desorption supersonic jet spectroscopy of a UV-tagged nucleobase by using photoionization of naphthyl group2014

    • 著者名/発表者名
      H. Asami, M. Tokugawa, Y. Masaki, S. Ishiuchi, E. Gloaguen, B. Tardivel, K. Seio, H. Saigusa, M. Fujii, M. Sekine, M. Mons
    • 学会等名
      IBBI14-Conference on Isolated Biomolecules and Biomolecular Interactions
    • 発表場所
      Porquerolles, France
    • 年月日
      2014-05-19
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Laser desorption supersonic jet spectroscopy of uric acid-melamine complex : Structural identification in the gas phase2013

    • 著者名/発表者名
      Hiroya Asami, Shu-hei Urashima, Hiroyuki Saigusa, Masaaki Fujii.
    • 学会等名
      The 40th International Symposium on Nucleic Acids Chemistry
    • 発表場所
      Kanagawa University (Yokohama, Japan)
    • 年月日
      2013-11-13
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] ナフチル基の光イオン化を利用した核酸塩基のレーザー脱離・超音速ジェット分光-keto体の観測2013

    • 著者名/発表者名
      浅見祐也、正木慶昭、石内俊一、三枝洋之、関根光雄、藤井正明
    • 学会等名
      第7回分子科学討論会
    • 発表場所
      京都テルサ(京都)
    • 年月日
      2013-09-25
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書

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公開日: 2014-01-29   更新日: 2024-03-26  

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