テラヘルツ時間領域分光法を用いた水溶液中における生体分予の機能発現機構の研究

利用太赫兹时域光谱研究水溶液中生物合成的功能表达机制

基本信息

批准号：
06J03184
负责人：
有川敬
金额：
$ 1.79万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2006
资助国家：
日本
起止时间：
2006 至 2008
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-06J03184/
关键词：
テラヘルツ THz 水和全反射減衰分光法 ATR 生体分子自己組織化ミセル局所電場

项目摘要

水和現象はタンパク質や細胞膜の自己組織化した構造を形成・維持において重要な役割を果たしており、生体機能メカニズムの物理的な理解のための鍵となる現象と考えられている。水溶液中の分子の水和状態はこれまでさまざまな手法で調べられてきたが、最新の分光学的手法であるテラヘルツ時間領域分光法は、水素結合のエネルギーに対応する周波数領域の分光法であることから、水和現象の研究への応用が期待されていた。そこで水溶液中での生体関連分子の水和状態を、テラヘルツ時間領域分光法を用いて実験的に研究した。昨年度までに、測定量から水和した水分子に関する情報を取り出す新たな解析手法を提案・確立し、様々な生体関連分子水溶液を用いてその有効性を示してきた。この手法を用いてミセルの水和状態を調べた。ミセルは分子内に親水基と疎水基両方をもつ両親媒性分子が、疎水性相互作用によって水中で自発的に集合して形成される。研究の結果、このような集合体の表面には温度に対して安定な水和水の層が存在することがわかった。また安定な水和層の形成は、ミセルを形成している両親媒性分子の親水基と、水和水との水素結合ネットワークの形成が重要な要因となっていることが示唆された。このような安定な水和構造の存在によって、自己組織化した構造が安定化されていることが考えられ、水和水の役割に関する研究に新たな知見を与えた。

水合在蛋白质和细胞膜的自组装结构的形成和维持中起着重要作用，被认为是对生物学功能机制的物理理解的关键现象。到目前为止，已经使用多种方法研究了水溶液中分子的水合状态，但是最新的光谱方法Terahertz Time域光谱法是一种频谱光谱，该光谱与氢键的能量相对应，预计已预计将应用于水合现象的研究。因此，使用Terahertz时域光谱法研究了水溶液中生物学相关分子的水合状态。直到去年，我们提出并建立了一种新的分析方法，以从测得的量中提取有关水合水分子的信息，并使用各种生物学相关分子水溶液证明了其有效性。该技术用于研究胶束的水合状态。胶束是由自发组装在水中通过两亲性分子与亲水和疏水基团之间的疏水相互作用而形成的。研究表明，此类组件表面上有温度稳定的水合水层。还提出，稳定的水合层的形成是形成形成胶束和水合水的两亲分子的亲水基团之间氢键网络的重要因素。人们认为，自组装结构的存在是由于存在这种稳定的水合结构而稳定的，从而为水合水的作用提供了新的见解。