赤外レーザー分光と量子化学計算による生体分子高次クラスターの微細構造決定

生命が多様な進化の中から作り上げてきたDNAやRNAは遺伝情報として利用されるたけでなく、生体内の生理作用や情報伝達といった重要な役割を担っている。このような生体分子は従来X線やNMRの測定によって構造の知見を得ることが可能だが、これらの手法では周囲に存在する分子の影響を受けるため、分子本来の性質を調べることは難しい。そこで我々は孤立気相状態の生体分子に対して、赤外レーザー分光法と量子化学計算を駆使してこの微細構造を明らかにしてきた。昨年度の研究で核酸塩基の最終代謝物である尿酸、およびその水和物の構造決定に成功し、尿酸にみられる疎水性を構造化学の側面から解明した。そこで本年は、尿酸と特異的に相互作用することで知られる毒物メラミンを対象に、尿酸-メラミンクラスターの構造解析に着手した。TOF-massスペクトルの測定の結果、尿酸-メラミン1:1二量体が極めて安定に生成することを確認した。またこの赤外振動スペクトルの測定にも成功し、その結果よりこれまでX線で示唆されてきた構造とは異なる新たな構造が非常に安定であることを初めて明らかにした。また本年は、昨年度に行った核酸塩基ヌクレオシドの一つアデノシンの二量体構造に関する研究をさらに深め、より高精度の非調和振動計算を行った。その結果、実験値をほぼ正確に再現することに成功し、アデノシン糖部にみられる水素結合による協同効果を定量的に評価することに成功した。以上の成果を国際学術誌Chemical Physicsに筆頭著者として発表し、高い評価を受けた。また国内の学会にて口頭講演を行い、日本化学会から学生講演賞を授与された。さらに博士課程3年間の研究業績が極めて高く評価され、所属大学より博士(理学)の学位と学長賞が授与された。

生命が多様な進化の中から作り上げてきたDNAやRNAは遺伝情報として利用されるたけでなく、生体内の生理作用や情報伝達といった重要な役割を担っている。このような生体分子は従来X線やNMRの測定によって構造の知見を得ることが可能だが、これらの手法では周囲に存在する分子の影響を受けるため、分子本来の性質を調べることは難しい。そこで我々は孤立気相状態の生体分子に対して、赤外レーザー分光法と量子化学計算を駆使してこの微細構造を明らかにしてきた。昨年度の研究で核酸塩基の最終代謝物である尿酸、およびその水和物の構造決定に成功し、尿酸にみられる疎水性を構造化学の側面から解明した。そこで本年は、尿酸と特異的に相互作用することで知られる毒物メラミンを対象に、尿酸-メラミンクラスターの構造解析に着手した。TOF-massスペクトルの測定の結果、尿酸-メラミン1:1二量体が極めて安定に生成することを確認した。またこの赤外振動スペクトルの測定にも成功し、その結果よりこれまでX線で示唆されてきた構造とは異なる新たな構造が非常に安定であることを初めて明らかにした。また本年は、昨年度に行った核酸塩基ヌクレオシドの一つアデノシンの二量体構造に関する研究をさらに深め、より高精度の非調和振動計算を行った。その結果、実験値をほぼ正確に再現することに成功し、アデノシン糖部にみられる水素結合による協同効果を定量的に評価することに成功した。以上の成果を国際学術誌Chemical Physicsに筆頭著者として発表し、高い評価を受けた。また国内の学会にて口頭講演を行い、日本化学会から学生講演賞を授与された。さらに博士課程3年間の研究業績が極めて高く評価され、所属大学より博士(理学)の学位と学長賞が授与された。