| 研究領域 | 水圏機能材料：環境に調和・応答するマテリアル構築学の創成 |
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| 研究課題/領域番号 |
22H04520
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| 研究種目 |
新学術領域研究(研究領域提案型)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 審査区分 |
理工系
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| 研究機関 | 千葉大学 |
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研究代表者 |
城田 秀明 千葉大学, 大学院理学研究院, 教授 (00292780)
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| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
2023年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
2022年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
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| キーワード | フェムト秒ラマン誘起カー効果分光 / ヌクレオチド / 分子間ダイナミクス / 水溶液 / RNA / 水 / 低振動数ラマンスペクトル / 分子間振動 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では，フェムト秒ラマン誘起カー効果分光と定常状態ラマン分光により水溶液中のRNAの分子間振動を観測する。水の分子間振動はラマン活性度が小さく信号強度が弱いため，水溶液中の溶質の挙動を観測するのに適している。具体的には，（i）水溶液中のRNAの分子間振動の観測・解明，（ii）分子間振動でプローブする水との相互作用についてのRNAとDNAの相違点・類似点の明確化，（iii）1本鎖RNAと2本鎖RNAの分子間振動の特徴の理解を本研究の目的として設定している。水溶液中のRNAの分子間相互作用に関する基礎科学知見は，創薬のための基盤知識としての波及効果が期待できる。
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| 研究実績の概要 |
R5年度は、ヌクレオチドについて、アデニン、グアニンに拡張しフェムト秒ラマン誘起カー効果分光装置（fs-RIKES）により検討を行った。R4年度に得られたシトシンとウラシルの結果と同様に、中間のピコ秒緩和（数十ピコ秒）がデオキシリボ体の方がリボ体に比べ、若干遅くなること（約1.1-1.4倍程度）が明らかになった。この傾向は、水との相互作用が強くなると考えられる水酸基の影響とは逆の挙動を示している。また、数百ピコ秒の成分の緩和の存在もfs-RIKESの実験から明らかになり、装置の観測限界のためリボヌクレオチド体とヌクレオチド体の定量的な違いに関する議論するのが難しいことが分かった。現在、最近作製したサブピコ秒の光カー効果分光装置による実験を進めており、今後明らかにできると期待できる。
また、上記の研究に加え、領域内の共同研究（東京薬科大学藤田先生）も行った。ターゲットはコリン系の水和イオン液体である。分子間振動の濃度依存性について注目し、コリン臭化物塩は水溶液の濃度を変化させても分子間振動のピークはほぼ一定であった。これに対し、リン酸二水素コリン塩は濃度に依存し水分量が多くなると低振動シフトが観測された。分子科学研究所の石田博士が行った分子動力学シミュレーションの結果は、定性的に実験結果を再現し、リン酸二水素コリン塩の場合には水素結合の強さがアニオンから離れても水素結合のネットワークを介して影響を及ぼすのに対し、コリン臭化物塩ではアニオンの第一溶媒和圏とその外の溶媒和圏との間に水素結合の強さにギャップがあることが示唆された。この成果はJ. Phys. Chem. Bに発表した。また，学生(Maharoof Koyakkat)がアメリカ化学会の春季年会でポスター発表し、優秀学生ポスター賞を受賞した。
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| 現在までの達成度 (段落) |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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| 今後の研究の推進方策 |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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