| 研究課題/領域番号 |
17K18889
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| 研究機関 | 早稲田大学 |
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研究代表者 |
大木 義路 早稲田大学, 理工学術院, 教授 (70103611)
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| 研究分担者 |
水野 麻弥 国立研究開発法人情報通信研究機構, 電磁波研究所電磁環境研究室, 主任研究員 (90360643)
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| 研究期間 (年度) |
2017-06-30 – 2020-03-31
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| キーワード | 遠赤外分光(FT-FIR) / THz時間領域分光(THz-TDS) / デオキシリボ核酸 / ヘアピン構造DNA / 塩基 / 水素結合 / 分子間相互作用 |
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| 研究実績の概要 |
最終年度である2019年度は，まず，シトシン(C)，グアニン(G)の2種類から構成され，DNAの分子配列を設計することによりループ部分と水素結合した塩基対からなる2重鎖を形成したシステム部分をもつヘアピン構造DNA試料内の水素結合の乖離運動の制御が可能かを実験的に検討した。ヘアピン構造DNA溶液に対して，所定の温度でアニーリング操作および加熱乾燥処理，またはTHz波の照射を行い，フーリエ変換型THz分光光度計(FT-THz)を用いて，100~600cm-1にわたる吸収スペクトルを取得した結果，ヘアピン構造DNA溶液を80℃で乾燥させると室温で乾燥させたものに比べ遠赤外吸収が増加し，80℃のアニーリング操作を行うと上記吸収が減少した。遠赤外吸収の増加は，水素結合により抑制されていた分子振動あるいは骨格振動が活性化したためであると考えられる。THz波を用いた分光法によってDNA内の水素結合の乖離運動を実験的に評価した報告例は少なく，本知見の学術的意義は高い。一方，高強度のTHz波を照射した試料については，FT-THz測定では，照射に起因する水素結合の結合・乖離運動を示す吸収スペクトルの変化は確認できなかった。THz波による水素結合の制御が可能かについては，今後も検討を続ける。
また，G塩基単分子，二分子，三分子の3つのモデルを用いて密度汎関数法による量子化学計算を行い，FIR帯に出現するほぼ全ての吸収とTHz帯の一部の帰属を明らかにした。
以上，研究期間全体を通じて，DNAの水素結合や分子間振動に起因する遠赤外やTHz吸収の帰属を明らかにし，データベースの拡充に寄与するとともに，水素結合の制御についての先駆的な研究を行った。
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