【研究領域課題番号】21K04975 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

ハイパーラマン分光 / 非線形分光 / 生体分子 / 振動分光 / ラマン分光 / 生体関連分子

【研究成果の概要】

本研究では近年さまざまな系へと応用が可能になってきたハイパーラマン分光法を、生体分子をはじめとする複雑な分子系へと適応することを目的としている。初年度に得られた研究の成果は以下のとおりである。
(1) アミド結合のモデル分子であるN-methylacetamide（NMA）およびdimethylformamideをハイパーラマン分光法で測定し、今後のハイパーラマン分光法のペプチドおよびタンパク質分子に対する展開の基盤を形成した。NMAについて、以下の詳細な解析を行った。赤外・ラマン分光法で得られたスペクトルとの比較を行い、ハイパーラマン信号がそれらと異なるユニークなスペクトル・パターンを与えることを見出した。特に、アミドIバンドについては赤外・ラマンスペクトルのピーク位置とそれぞれ異なった位置にハイパーラマン信号が得られ、これをノン・コインシデンス効果によるものであると考えた。ハイパーラマン分光におけるノン・コインシデンス効果は本研究で初めて観測されたものである。また、入射光波長を変えた測定を行い、さらに偏光分解測定から偏光解消度を見積もることで、可視光励起では二光子電子共鳴効果の影響が顕著に出ていることを見出した。
(2) ポリペプチドを用いたハイパーラマン分光測定を行った。ポリ-L-グルタミン酸（PLGA）およびポリ-L-リシン（PLL）の水溶液を、温度およびpHを変化させることで二次構造を制御した測定を試み、二次構造とハイパーラマンスペクトルの相関を検討した。現在再現性を確認中であるが、二次構造の変化に伴ってハイパーラマン信号が変化していると思われる結果が得られている。
以上の研究から、ハイパーラマン分光法によってタンパク質分子の構造を赤外・ラマン分光法と相補的に研究できることを示したといえる。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2021-04-01 - 2024-03-31

【配分額】4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)

【研究領域課題番号】18H01990 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

生体分子 / センシング / 分子カプセル / 生体関連分子 / 超分子化学

【研究成果の概要】

本研究では、生体内のタンパク質ナノポケットが持つ空間機能に発想を得て、フラスコ内で特異な空間機能を創出するため、芳香環ナノポケットを活用した生体分子の選択的なセンシングに挑戦した。その結果、水溶性の芳香環ナノポケットを利用することで、水中、男性および女性ホルモンの混合物から、男性ホルモン（テストステロンなど）を選択的に捕捉できることを見出した。また、不飽和数の異なる脂肪酸の混合物から、特定の脂肪酸を選択的に識別することに成功した。

【研究の社会的意義】

ナノ空間の化学は、新規な分析・分離材料や高性能な反応・触媒の開発の観点から、国内外で勢力的に研究されている。しかしながら、その大部分は有機溶媒中での研究で、また、その対象は金属イオン・ガス分子・合成化合物などに限定されていた。本研究では、生体と同じ水を溶媒として、重要な生体分子を対象とし、独自の芳香環ナノポケットを活用することで、簡便で高選択的なセンシングシステムを開発した。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2018-04-01 - 2021-03-31

【配分額】17,550千円 (直接経費: 13,500千円、間接経費: 4,050千円)