拡張主成分分析法による「糖-脂質膜」相互作用の研究

利用扩展主成分分析研究“糖-脂膜”相互作用

• 批准号: 11771417
• 负责人: 長谷川 健
• 金额: $ 1.34万
• 依托单位: Kobe Pharmaceutical University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1999
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1999 至 2000
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-11771417/
• 关键词: 主成分分析法; 微量化学手分析; 振動分光法; 糖-脂質相互作用; FARMS; 多変量解析; 脂質薄膜; 赤外分光法; 微量薬品分析; 水素結合; 微量残存水; ニ糖類; 膜構造保護機構

本課題では、多変量解析を分光学と結びつけ、新しい分析化学を創生して生体試料解析のような、これまで分光分析が苦手としてきた解析を進められるようにする狙いのもとで研究を進めた。まず、主成分分析法(PCA)の本質的な機能を追求した。これは、多変量解析の基礎的解析モデル化法の一つで、classical least squares(CLS)回帰法の一般化として知られていたが、その物理的内容はこれまで知られていなかったといってよい。これに対し、代表者はPCAがもつまったく未知の機能、「超微量化学信号分離」の原理を発見した。この原理を、リン脂質薄膜と二糖類を相互作用させた単分子薄膜の赤外反射吸収スペクトルの解析に適用し、次の知見を得た。すなわち、1)リン脂質膜の外側に付着した糖と内側まで進入した糖の、糖濃度に対する付着量の変化をマーカーなしに分離検出に成功し、2)乾燥後のリン脂質薄膜に微量に残存した水分子の化学結合サイトを初めて明らかにできた。これらの成果は、脂質薄膜を二糖類付加で構造保護するメカニズムを、分子論的にはじめて解明したものである。この手法はfactor analytical resolution of minute signals(FARMS)と命名され、国内外の6つの招待総説となった(薬学雑誌、分光研究、Tr.Anal.Chem.等)。また、因子分析の古典的名著として有名なMalinowski著のFactor Analysis in Chemistry(Wiley-Interscience)の改定第3版への掲載も決まり、短期間に世界的なインパクトを与えることができたと考えている。さらに、日本薬学会近畿支部奨励賞、日本分光学会論文賞も授与された。この成功により、多変量解析の道の可能性を探る方向で新たに研究テーマを開拓し、現在、薄膜構造解析に極めて有力となり得る、まったく新しい分光解析法の開発にも着手している。さらにFARMSの発見は、ラマン分光法にも画期的な展開を与え、特に生体分子のラマン分光につきものの蛍光発光の問題を解決する道を開いた。そのため、現在は近赤外励起のFourier変換ラマン分光器にこの手法を組み合わせ、蛋白試料の純スペクトルを議論する分析化学的技法の開発を進めている。また、顕微ラマンとFARMSを組み合わせて、微量成分の検出とマッピングを同時に達成する研究も予定している。

The subject is to develop new analytical chemistry for the analysis of biological samples by spectroscopic analysis. The essential function of principal component analysis (PCA) is pursued. The basic analysis of multi-dimensional analysis is the generalization of classical least squares(CLS), and the physical content of multi-dimensional analysis is the generalization of classical least squares(CLS). The representative of PCA has not yet discovered the unknown function and the principle of "ultra-micro chemical signal separation". The principle of the interaction between lipid film and disaccharide and the analysis of the infrared reflection absorption spectrum of single molecular film were obtained. 1) The amount of sugar added to the lipid membrane is determined by the amount of sugar added to the lipid membrane. 2) The amount of water remaining in the lipid membrane is determined by the amount of sugar added to the lipid membrane. The results of this study include the structural protection of lipid films and molecular mechanisms. This technique is called factor analytical resolution of minute signals(FARMS). It is used in the field of chemistry, spectroscopy, and chemistry. The classical name of factor analysis is Malinowski's Factor Analysis in Chemistry(Wiley-Interscience), and the third edition of factor analysis is revised. Today, the Japanese Academy of Sciences Kinki Branch Award, the Japanese Spectroscopic Society Paper Award and today. The success of this method, the possibility of multi-dimensional analysis, the development of new research methods, the development of thin film structure analysis, and the development of new spectroscopic analysis methods The discovery of FARMS in the field of fluorescence spectroscopy and the development of fluorescence spectroscopy in the field of biological molecules The development of analytical chemistry techniques for the analysis of protein samples is progressing. The study was conducted in the presence of trace elements and FARMS.

项目成果

Takeshi Hasegawa: "Effect of Surface Roughness on Infrared External Reflection Spectroscopy"Anal.Chim.Acta(Vib.Spectrosc.). 19. 199-203 (1999)

Takeshi Hasekawa：“表面粗糙度对红外外反射光谱的影响”Anal.Chim.Acta(Vib.Spectrosc.)。

Takeshi Hasegawa: ""Principal Compoenent Regression and Partial Least-Squares Modeling" in "Hand-book of VIbrational Spectroscopy vol.3""John Wiley & Sons(印刷中). (2001)

Takeshi Hasekawa：《振动光谱手册第 3 卷》中的“主成分回归和偏最小二乘建模”（John Wiley & Sons）（2001 年出版）。

T.Hasegawa,J.Nishijo,D.A.Myrzakozha,T.Imae,J.Nishijo,Y.Ozaki: "Thermal Property of an Octadecyldimethylamine Oxide Multilayer Langmuir-Blodgett Film Studied by an Expanded Model for Quantitative Molecular Orientation Analysis with Infrared Reflection-Abso

T.Hasekawa、J.Nishijo、D.A.Myrzakozha、T.Imae、J.Nishijo、Y.Ozaki：“通过红外反射吸收定量分子取向分析的扩展模型研究十八烷基二甲胺氧化物多层 Langmuir-Blodgett 薄膜的热性能

Takeshi Hasegawa: "Detection of Minute Chemical Species by Principal-Component Analysis"Anal.Chem.. 71(15). 3085-3091 (1999)

长谷川武：“通过主成分分析检测微小化学物质”Anal.Chem.. 71(15)。

T.Hasegawa,J.Umemura,J.Nishijo: "Separation of Raman Spectra from Fluorescence Background by Principal Component Analysis"Chem.Phys.Lett.. 317. 642-646 (2000)

T.Hasekawa、J.Umemura、J.Nishijo：“通过主成分分析从荧光背景中分离拉曼光谱”Chem.Phys.Lett.. 317. 642-646 (2000)