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2016 年度 実施状況報告書

核酸塩基の立体構造解析を目的とした中赤外マーカー振動バンドの探索

研究課題

研究課題/領域番号 16K05662
研究機関横浜市立大学

研究代表者

三枝 洋之  横浜市立大学, 生命ナノシステム科学研究科(八景キャンパス), 教授 (90162180)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
キーワード中赤外振動 / 核酸塩基 / マーカーバンド / レーザー脱離
研究実績の概要

これまでに整備した中赤外レーザー分光装置を用いて、代表的な生体分子の一つである尿酸分子の中赤外振動領域のスペクトルを測定した。その結果、尿酸の一水和物について、2つの構造異性体のローカルモード結合様式に大きな違いがあることを見出した。更にこのモード結合様式の水素結合サイト依存性を利用することで、以前の近赤外領域の測定では困難であった、尿酸-メラミンの水素結合錯体の構造を明確に決定した。このことにより、メラミンが混入した粉ミルク乳幼児に発症した尿結石の核となる水素結合錯体の構造について、分光学的な観点から考察にすることができた。
我々の研究グループは、同様に生体分子の赤外レーザー分光を行っているFrance (CEA)のMichel Mons博士のグループと共同研究を行ってきた。そこで本研究グループで博士号を取得した浅見祐也が、Mons博士の研究室で博士研究員として一年滞在した結果、DNA塩基グアニンに関する共同研究が急速に進展した。DNA中に存在するグアニンのケト互変異性体は、電子励起状態の寿命が短いため、ナノ秒UVレーザー光によるイオン化では観測できないとされてきた。そこで、グアニンの一部をナフチル基で化学修飾し電子励起状態の寿命を長くすることを試みた結果、世界で初めてケト体を観測することに成功した。更にこの修飾グアニンのカルボニル伸縮振動スペクトルを測定し、ケト互変異性体であることを明確に示した。
以上の成果は、中赤外領域の振動スペクトルを高感度で測定できるようになったためで、今後核酸塩基類の構造を敏感に反映するような振動バンド(マーカーバンド)を多く見出すことができると期待される

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

28年10月より研究室が新館に移転したため、その準備と実験装置の立ち下げ、立ち上げに多くの時間と労力を費やした。現在でも一部のレーザーシステムの整備と調整を行っており、29年5月末に終了する予定である。そのため28年度の研究費の一部は今年度に繰越とした。

今後の研究の推進方策

新館への研究室移転により、レーザーシステム等を新たに整備しし直したため、実験の精度や効率が大幅に改善された。今後このシステムを利用することで、著しい研究の進捗が期待される。特に、小型の脱離レーザーを設置することで、効率の良いレーザー脱離法の開発を目指す。

次年度使用額が生じた理由

28年10月の研究室の新館への移転に伴い、その準備と実験装置の立ち下げ、立ち上げに多くの時間と労力を費やした。現在でも一部のレーザーシステムの整備と調整を行っており、29年5月末に終了する予定である。そのため28年度の研究費の一部は今年度に繰越とした。

次年度使用額の使用計画

これまでのレーザー脱離法に用いていたレーザーは比較的大型のため、真空装置内に置かれた試料から離れて設置されていた。このためレーザー照射位置が時間とともに変動し、この位置の調整に多くの時間を費やすことが大きな障害であった。本年度予算と繰越予算を持ちいれ、小型の脱離レーザーを設置することで、より安定したレーザー脱離法の開発を目指す計画である。

  • 研究成果

    (5件)

すべて 2017 2016 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (1件) (うち国際共著 1件、 査読あり 1件) 学会発表 (2件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] Laboratoire Francis Perrin/CEA at Saclay(France)

    • 国名
      フランス
    • 外国機関名
      Laboratoire Francis Perrin/CEA at Saclay
  • [雑誌論文] Effective strategy for conformer-selective detection of short-lived excited state species: Application to the IR spectroscopy of the N1H keto tautomer of guanine2016

    • 著者名/発表者名
      H. Asami, M. Tokugawa, Y. Masaki, S. Ishiuchi, E. Gloaguen, K. Seio, H. Saigusa, M. Fujii, M. Sekine and M. Mons
    • 雑誌名

      Journal of Physical Chememistry A

      巻: 120 ページ: 2179-2184

    • DOI

      10.1021/acs.jpca.6b01194

    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] 赤外-紫外二重共鳴分光法による5-ブロモウラシル-グアニン誤塩基対の気相立体構造解析2017

    • 著者名/発表者名
      小山歩美 三枝洋之
    • 学会等名
      第11回分子科学討論会2017 仙台
    • 発表場所
      東北大学 川内北キャンパス (宮城県仙台市)
    • 年月日
      2017-09-15 – 2017-09-18
  • [学会発表] 5-ブロモウラシルとグアニン間の誤塩基対生成の理論的解明2016

    • 著者名/発表者名
      小山歩美 三枝洋之
    • 学会等名
      第6回 CSJ化学フェスタ2016
    • 発表場所
      タワーホール船堀 (東京都江戸川区)
    • 年月日
      2016-11-14 – 2016-11-16
  • [備考] 三枝研ホームページ

    • URL

      http://laser.sci.yokohama-cu.ac.jp/

URL: 

公開日: 2018-01-16  

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