冷却イオン分光によるイオン選択性分子に対する微視的水和効果の解明

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イオンチャネルやイオノフォア，あるいはクラウンエーテールなどのイオン選択性分子は，一般には，周囲に水分子が存在しないとイオン選択性を示さない。本研究は，水和を分子レベルで制御可能な冷却イオン分光を用いて，イオン選択性に対する微視的水和効果の解明を目指している。本年度は以下の項目を実施した。1)装置改良　2重共鳴分光により異性体選別したスペクトルを測定するには，２つのレーザー光を照射する間で質量分析する必要がある。そこで，リフレクトロン型飛行時間質量分析装置を開発した。1本目のレーザーは冷却イオントラップに導入し，その後，リフレクトロン１段目にイオンを飛行させ質量分析を行う。ここに2本目のレーザーを導入して，生じたフラグメントをリフレクトロン２段目で質量分析する。２本目のレーザーを照射する前に新規に設計・製作した高分解能質量ゲートを設置し，１本目のレーザーで生じたフラグメントを完全除去できるようにした。2)ビューベリシンのアルカリ金属イオン錯体の研究　イオノフォアであるビューベリシンのイオン選択性については，種々の異なる報告が存在し，詳細は確立しておらず，また，そのイオン選択性のメカニズムも明らかになっていない。そこで，アルカリ金属イオンを含む溶液にビューベリシンを添加し生成した錯体量をエレクトロスプレー質量分析法により比較したところ，Na+に対して高い選択性があることが明らかになった。冷却イオントラップに捕捉した錯体の赤外スペクトルを測定により，その構造的な安定性を解明した。3)水和金属イオンを認識するイオンチャネルの研究 Ca2+は水和したままイオンチャネルに取り込まれ，イオン識別される。イオン識別のメカニズムを明らかにするために，Ca2+チャネルの選択フィルタードメインの部分ペプチドと水和金属イオンとの錯体を生成し，赤外分光を用いてその選択メカニズムの解明に着手した。