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レーザー脱離超音速ジェット法による GWP トリペプチドの気相レーザー分光(東工大・資源研) ○青木 拓馬, 孫 雲龍, 石内 俊一, 藤井 正明

Gas phase spectroscopy of tripeptide GWP by laser desorption supersonic jet technique(Chemical Resources Lab., Tokyo Tech.)○Takuma Aoki, Woon Yong Sohn, Shun-ichi Ishiuchi, Masaaki Fujii【緒言】励起状態ダイナミクスは分子構
Ac OGlyTrp
OProOO
造や周りの環境に大きく影響を受ける。
CH CNH2
従って、ペプチドの様に複数のコンフォ H3C C NH CH2 C NH CH C N
メーションを取り得る柔軟な分子では、コンフォメーション毎に異なる励起状態ダイナミクスを持つと考えられる。まNた、コンフォメーションはアミノ酸配列
Hに依存するので、励起状態ダイナミクス
Fig.1 Ac-Gly-Trp-Pro-NH2は間接的にではあるがアミノ酸配列に依存するとも言える。本研究では芳香族アミノ酸
ionの 1 つであるトリプトファンを含むペプチドに注目した。当研究室では以前に分子認識メカニズム
IP0への興味から、植物の成長ホルモンであるオキシトシンのレセプタータンパク質の結合部位部分ペB
プチド Gly-Trp-Pro-Pro-Val (GWPPV)に対してレーザー脱離・超音速ジェット法を適用し、気相中の S
1電子スペクトルを測定した。その結果、構造のないブロードな吸収が観測され、速い緩和過程の存
Ion current在が示唆された。一方、Trp 単体や GW ではシャーPB
プな電子スペクトルが観測される[1-3]。そこで、GWP ではどうなるのかを明らかにするのが本研究S0の目的である。両末端の水素結合構造への影響を抑えるために C-末端をアセチル化、N-末端をアミド
Fig.2 UV-UV Hole burning spectroscopy
化した Ac-Gly-Trp-Pro-NH2(Fig. 1)に対して、レーザー脱離、超音速ジェット法を適用し、共鳴多光子イオン化(REMPI)スペクトル、UV-UV ホールバーニング(HB)スペクトル及び IR dip スペクトルを測定した。
【実験】固相合成法により GWP を合成し、凍結乾燥法を用いてペプチド微粉末を得た。これに同質量のカーボンブラック粉末を加え十分に混合した後、グラファイト製ディスク側面に塗布した。ここに脱離レーザー(1064 nm)を照射して試料を脱離・気化させ、パルスバルブより噴射した高圧 Ar ガス(75 bar)でジェット冷却した。これをスキマーで分子線に切り出し、波長可変紫外レーザーを照射して GWP をイオン化し、飛行時間型質量分析装置によって検出した。GWP の質量をモニターしながら紫外レーザーを波長掃引し、REMPI スペクトルを測定した。REMPI スペクト
ルには複数のコンフォマーの電子遷移が同時に観測されるため、これらを区別するために HB 分光法を行った(Fig.2)。REMPI スペクトルに観測された特定のバンドに第 1 の紫外レーザーνP を固定し、得られるイオン量をモニターする。このイオン量は νP で選択されているコンフォマーの基底状態の分子数に比例する。ここに第 2 の紫外レーザーνB を照射し、波長掃引する。νB がモニターしているコンフォマーの電子遷移に共鳴すると、その基底状態の分子数が減少するため、モニターしているイオン量も減少する。従って特定のコンフォマーの電子遷移をイオン量の減少とし

て抽出することが出来る。また、νB に紫外レーザーの代わりに波長可変赤外レーザーを用いれば、特定のコンフォマーの赤外スペクトルを測定することが出来る(IR dip 分光法)。
【結果・考察】GWP の REMPI スペクトルを Fig.3 a に示す。ブロードな吸収の上にいくつかのシャープなバンドが観測された。これらが同一のコンフォマーに由来するものか否かを明らかにするため、図中の矢印(34943cm-1)に νP を固定して HB スペクトルを測定した(Fig. 3b)。ブロードな吸収が観測されないことから、REMPI スペクトルに観測されたブロードな吸収は別のコンフォマーに由来することがわかった。
Fig. 4 に矢印のバンドをモニターして測定した IR dip スペクトルを示す。3200 cm-1 から 3550 cm-1の範囲に 4 本のバンドが観測された。
b)3523 cm-1 のシャープなバンドはトリ
プトファンのフリーなインドール
NH 伸縮振動(3521~3524 cm-1[1])とよく一致することから、フリーなインドール NH 伸縮振動と帰属した。
3502 cm-1 のシャープなバンドはその振動数から水素結合した C 末端アミドの NH2 逆対称伸縮振動と帰属できa)る。この振動数から NH2 対称伸縮振 034700
34800
34900
35000
35100
動は 3300 cm-1 付近に観測されるも-1
Wavenumber / cm-1のと予測でき[4]、3308 cm のブロー
Fig. 3 a) REMPI and b) HB spectrum of GWP
ドなバンドを水素結合した NH2 対称伸縮振動と帰属した。振動数から
C7-type の水素結合(7 員環を形成する水素結合)を形成していると考えられる[4]。同様に、3340 cm-1 のブ
3502 cm-1
ロードなバンドも C7-type の水素-1anti
3308 cm
3523 cm-1
3340 cm-1 NH2結合を形成した NH 伸縮振動であsym
NH
NHIndole ring
NHTrp2ると帰属できる。C7-type の水素結合は上記以外では Trp の N-H と Glyの C=O の間でしか形成できないので、3340 cm-1 のブロードなバンド
は Trp のアミノ酸主鎖の NH 伸縮振Fig.4 IR dip spectrum of GWP動と帰属できる。残る Gly の N-H
C7C7も水素結合を形成していると予想
C5 O HO HOOHされるが、配列上 C5-type の水素結
CH C N H
合 し か 形 成 で き な い 。 そ の 場 合 H3C C N CH2 C N CH C N
3420~3450 cm-1 付近に観測されるはずであるが、スペクトルの S/N比が低く、同定するには至っていない。以上の帰属から予測されるNH
水素結合の模式図を Fig. 5 に示す。
Fig. 5 H-bonding scheme of GWP
これらの帰属を基に、量子化学計算を用いてより詳細な構造について現在検討中である。今後はブロードな吸収を示すコンフォマーについても IR dip スペクトルを測定し、構造と励起状態の速い緩和過程の相関について議論する予定である。

【参考文献】[1] L. C. Snoek,et al.,Phys. Chem. Chem. Phys.,3, 1819,(2001)[2] I. Hünig,et al. , Chem. Phys. Lett.,369, 173 (2003)[3] I. Hünig, K. Kleinermanns, Phys. Chem. Chem. Phys., 6, 2650 (2004).
[4] W. Chin,et al. ,Phys. Chem. Chem. Phys.,8, 1033,(2006)