2018 Fiscal Year Annual Research Report
Elucidation of formation mechanisms of meteoritic amino acids in the presence of minerals
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18J20484
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
古賀 俊貴 九州大学, 理学府, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2018-04-25 – 2021-03-31
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| Keywords | 炭素質コンドライト / アミノ酸 / メイラード反応 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
これまでの研究成果からアルデヒドとアンモニアを反応させることで隕石中から新たに同定されたヒドロキシアミノ酸を含む多種多様なアミノ酸が生成されうることを見出した。そこで、それらのアミノ酸の生成機構をより詳細に解明するために、出発物質の炭素源としてグリコールアルデヒドのみを用いたより単純な実験系を用いた。グリコールアルデヒドとアンモニアを溶存させた水溶液を60℃で6日間加熱した。このとき、空気中の酸素による影響を調査するために、空気雰囲気あるいは窒素雰囲気下において加熱を行った。
その結果、空気雰囲気下では窒素雰囲気下と比べて、グリシンをはじめとする数種のアミノ酸の生成量が約10倍増加することが明らかになった。反応終了後の水溶液の色を比較すると、窒素雰囲気下での生成物は褐色であったのに対して、空気雰囲気下での生成物は無色透明であった。本実験で使用した出発物質がグルコールアルデヒドとアンモニアであることから、窒素雰囲気下では糖化合物とアミノ化合物の反応であるメイラード反応が進行し、その最終生成物であるメラノイジンが豊富に生成されたと考えられる。一方で、無色透明であった空気雰囲気下での生成物は、そのようなメラノイジンを生成する化学反応は酸素が存在することで進行していないと考えられ、この違いがアミノ酸の生成量の大きな増加に関係していると考察している。メイラード反応の進行過程においては様々な化学反応が関与していることが報告されているが、酸素が存在することでグルコールアルデヒドとアンモニアが反応した反応中間体を酸化させるラジカル反応が本実験において重要な役割を果たしている可能性がある。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
本年度は、グリコールアルデヒドとアンモニアを用いた実験系におけるアミノ酸生成において空気中の酸素による酸化が重要であることを明らかにし、それがメイラード反応の進行度やラジカル反応と関係している可能性を見出した。しかし、その一方で、本合成実験においてどのような生成経路を経てアミノ酸が合成されているかまでは解明することができなかった。本研究の最終目標は、隕石アミノ酸の生成機構を明らかにするとともに、鉱物がそのアミノ酸合成にもたらす寄与を解明することである。そのため、鉱物を使用しない系におけるアミノ酸合成のメカニズムを解明することが第一に必要とされる。
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| Strategy for Future Research Activity |
グリコールアルデヒドとアンモニアを出発物質と用いた系におけるアミノ酸の生成経路を特定するために、そのアミノ酸前駆体化合物の同定を目指す。このとき、生成されるアミノ酸が確かに実験生成物由来であることを証明するために、炭素源であるグリコールアルデヒドを13C同位体標識したものを使用して再度実験を行う。従来通り12C-グリコールアルデヒドを炭素源とした合成実験生成物と比較することで、ガスクロマトグラフィー質量分析の際に、加わった炭素の数だけ質量数が1ずつ増加することを利用し、アミノ酸とともに生成されている副生成物の同定も行うことができるだろう。アミノ酸前駆体化合物の同定方法は、酸加水分解前後のアミノ酸の増加量を把握した後、高速液体クロマトグラムによる実験生成物の分画を行い、各画分をそれぞれ酸加水分解することで、どの画分にアミノ酸前駆体が存在していたのかを明らかにする方法を用いる予定である。
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