鉱物表面におけるアミノ酸重合挙動の定量的評価

• 研究課題/領域番号: 26800276
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 地球宇宙化学
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 北台 紀夫 東京工業大学, 地球生命研究所, WPI研究員 (80625723)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015年度)
• 配分額: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円); 2015年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円); 2014年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
• キーワード: 生命の起源 / アストロバイオロジー / 化学進化 / ペプチド / アミノ酸 / 生命の化学進化

研究成果の概要

本研究では様々な環境下におけるアミノ酸の生成・重合挙動についての評価を行った．まず熱力学的評価においては，20種のタンパク質アミノ酸・3種の単鎖ペプチド・4種の非タンパク質アミノ酸の熱力学パラメータを導出した．このパラメータを用いた計算により，冥王代のアルカリ熱水噴出孔環境，すなわち低温で弱酸性の海水と高温でアルカリの熱水との混合が生じるpH・温度の急勾配はタンパク質アミノ酸の生成と重合に有利であると推定された．実験による評価では，9種の酸化鉱物上でのグリシンの重合化を調査した．鉱物表面による重合活性はアミノ基の酸解離と，カルボキシル基中炭素の電子密度の低下によってもたらされると推測された．

研究成果

• [雑誌論文] Dissolved divalent metal and pH effects on amino acid polymerization: A thermodynamic evaluation (2016)
  • 著者名/発表者名: Norio Kitadai
  • 雑誌名: Origins of Life and Evolution of Biospheres 巻: 印刷中
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Predicting thermodynamic behaviors of non-protein amino acids as a function of temperature and pH, (2016)
  • 著者名/発表者名: Kitadai, N.
  • 雑誌名: Origins of Life and Evolution of Biospheres 巻: 46 号: 1 ページ: 3-18
  • DOI: 10.1007/s11084-015-9457-y
  • 査読あり
• [雑誌論文] Energetics of amino acid synthesis in alkaline hydrothermal environments (2015)
  • 著者名/発表者名: Kitadai, N.
  • 雑誌名: Origins of Life and Evolution of Biospheres 巻: 45 号: 4 ページ: 377-409
  • DOI: 10.1007/s11084-015-9428-3
  • 査読あり
• [雑誌論文] A principled approach to the origin problem (2015)
  • 著者名/発表者名: Aono, M., Kitadai, N., Oono, Y
  • 雑誌名: Origins of Life and Evolution of Biospheres 巻: 45 号: 3 ページ: 327-338
  • DOI: 10.1007/s11084-015-9444-3
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Polymerization of building blocks of life on Europa and other icy moons (2015)
  • 著者名/発表者名: Kimura, J., Kitadai, N.
  • 雑誌名: Astrobiology 巻: 15 号: 6 ページ: 430-441
  • DOI: 10.1089/ast.2015.1306
  • 査読あり
• [雑誌論文] Polymerization of building blocks of life on Europa and other icy moons (2015)
  • 著者名/発表者名: Kimura J. and Kitadai N.
  • 雑誌名: Astrobiology 巻: 未定
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] A principled approach to the origin problem (2015)
  • 著者名/発表者名: Aono M., Kitadai, N., Oono, Y.
  • 雑誌名: Origins of Life and Evolution of Biospheres 巻: 未定
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Thermodynamic prediction of glycine polymerization as a function of temperature and pH consistent with experimentally obtained results (2014)
  • 著者名/発表者名: Kitadai, N.
  • 雑誌名: Journal of Molecular Evolution 巻: 78 号: 3-4 ページ: 171-187
  • DOI: 10.1007/s00239-014-9616-1
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effect of ions on the OH stretching band of water as revealed by ATR-IR spectroscopy (2014)
  • 著者名/発表者名: Kitadai N. Sawai T. Tonoue R. Nakashima S. Katsura M. and Fukushi K.
  • 雑誌名: Journal of Solution Chemistry 巻: 43 号: 6 ページ: 1055-1077
  • DOI: 10.1007/s10953-014-0193-0
  • 査読あり
• [雑誌論文] Distribution and mineralogy of radioactive Cs in reservoir sediment contaminated by the Fukushima nuclear accident (2013)
  • 著者名/発表者名: Aoi Y. Fukushi K. Itono T. Kitadai N. Kashiwaya K. Yamada H. Hatta T. and Manpuku Y.
  • 雑誌名: Journal of Mineralogical and Petrological Sciences 巻: 109 号: 1 ページ: 23-27
  • DOI: 10.2465/jmps.130620c
  • NAID: 130003383598
  • ISSN: 1345-6296, 1349-3825
  • 査読あり
• [学会発表] Electrochemistry and the origin of life (2016)
  • 著者名/発表者名: Norio Kitadai
  • 学会等名: Workshop without walls: Upstairs Downstairs
  • 発表場所: Arizona State University, Arizona, USA
  • 年月日: 2016-02-17
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Electrochemically-driven carbon fixation (2015)
  • 著者名/発表者名: Kitadai N., Hongo Y., Li Y., Yamaguchi A., Nakamura R., Yamamoto M., Takai K
  • 学会等名: The 8th Astrobiology Workshop
  • 発表場所: ELSI, Tokyo Tech., Tokyo
  • 年月日: 2015-11-27
  • 国際学会
• [学会発表] アルカリ熱水噴気孔条件における硫化鉱物への有機酸の吸着 (2015)
  • 著者名/発表者名: 西井明梨，北台紀夫，時盛ひとみ，黒川顕
  • 学会等名: 2015年度 日本地球化学会年会
  • 発表場所: 横浜国立大学，神奈川県
  • 年月日: 2015-09-16
• [学会発表] エネルギーから探る生命の起源 (2015)
  • 著者名/発表者名: 北台紀夫
  • 学会等名: 生命の起源と宇宙の生命
  • 発表場所: 朝日カルチャーセンター 横浜教室，神奈川県
  • 年月日: 2015-08-01
  • 招待講演
• [学会発表] グリシン重合化に及ぼす鉱物種の影響 (2014)
  • 著者名/発表者名: 大西浩之，北台紀夫，福士圭介
  • 学会等名: 日本地球化学会第61回年会
  • 発表場所: 富山
  • 年月日: 2014-09-16 – 2014-09-18
• [学会発表] Polymerization of building blocks of life on Europa and other icy moons (2014)
  • 著者名/発表者名: Jun Kimura and Norio Kitadai
  • 学会等名: European Planetary Science Congress (EPSC)
  • 発表場所: Cascais, Portugal
  • 年月日: 2014-09-07 – 2014-09-12
• [学会発表] Proto-Metabolism ～代謝の起源～ (2014)
  • 著者名/発表者名: 北台紀夫
  • 学会等名: 生命の起源および進化学会 夏の学校
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2014-08-29 – 2014-08-30
  • 招待講演
• [学会発表] 代謝の起源 (2014)
  • 著者名/発表者名: 北台紀夫
  • 学会等名: 日本進化学会第16回大阪大会
  • 発表場所: 大阪
  • 年月日: 2014-08-21 – 2014-08-24
• [学会発表] Why life uses only α-amino acids as building blocks of proteins? A thermodynamic evaluation (2014)
  • 著者名/発表者名: Kitadai, N.
  • 学会等名: Origins 2014
  • 発表場所: Nara, Japan
  • 年月日: 2014-07-06 – 2014-07-11
• [学会発表] Polymerization of building blocks of life on Europa and other icy moons (2014)
  • 著者名/発表者名: Jun Kimura and Norio Kitadai
  • 学会等名: Origins 2014
  • 発表場所: Nara, Japan
  • 年月日: 2014-07-06 – 2014-07-11
• [学会発表] グリシン重合化に及ぼす鉱物種の影響 (2014)
  • 著者名/発表者名: 大西浩之，北台紀夫，福士圭介
  • 学会等名: 地球惑星科学連合2014年大会
  • 発表場所: 神奈川
  • 年月日: 2014-04-28 – 2014-05-02