[MIS17-P03] 模擬星間物質から生成した核酸塩基類の分析法の検討
1. 緒言
地球上での生命誕生に至る化学進化の過程において、DNA,RNAの主成分となる核酸塩基の供給が必要となる。その供給源として、隕石中に核酸塩基が発見されたことなどから、宇宙環境下での生成が注目されている。その生成の場の候補として星間分子雲中での生成が注目されている。本研究では、まず複雑な組成の混合物中の核酸塩基の分析方法を検討した。さらに、星間塵中での核酸塩基類の生成の検証のため、模擬星間物質に宇宙線を模擬した陽子線を照射し、核酸塩基類の生成について検討した。これにより、生命誕生につながる核酸塩基が地球外から供給されうる可能性について考察した。
2. 実験
＜核酸塩基分析法の検討＞
核酸塩基標準試薬[アデニン、グアニン、シトシン、ウラシル、チミン、ピリミジン、ヒポキサンチン、キサンチン、プリン、バルビツール酸、イソグアニン、イソシトシン]をゲルろ過クロマトグラフィー(GFC)で分画後、逆相HPLC(RP-HPLC)に打ち込み、保持時間によりスタンダードの分離分析を行った。GFCではShodex Ohpak SB-802.5 HQカラムを、RP-HPLCではSunShell RP-AQUAカラムを用いた。
＜陽子線照射実験生成物中の核酸塩基分析＞
模擬星間物質としてPyrexガラス製容器に一酸化炭素(350 Torr)、アンモニア(350 Torr)の混合気体及び超純水5mLを封入し、東京工業大学のタンデム加速器を用いて2.5 MeVの陽子線を2 mC照射した(CAWと呼ぶ)。照射生成物をGFCに打ち込み、保持時間15-30分(CAW1)、30-45分(CAW2)、45-60分(CAW3)の3区画で分取した。なお、CAW1よりも前の画分には高分子量化合物が溶出することが先行研究により知られている。分取したCAWをRP-HPLCに打ち込み、生成された塩基類の分離・分析を行った。
3. 結果と考察
＜核酸塩基分析法の検討＞
SunShell RP-AQUAカラムとCapcell Pak C18カラムのスタンダードを比較すると、SunShell RP-AQUAの分離の方がそれぞれの塩基の保持時間がばらついており、分離が容易であることがわかった。よってRP-HPLCを用いた核酸塩基の分離・分析においては、SunShell RP-AQUAカラムを用いた方がより正確な分析ができることがわかった。
＜陽子線照射実験＞
CAW1からはBA, Cyt, Adeが、CAW2からはIso-Cytが、CAW3からはGuaが検出された。過去の実験でもUra, Cytが多く検出されていたことから、星間物質からはCyt, Uraが生成されやすいことが示唆された。また、proto-RNAの構成成分の候補として考えられているBAも多く検出されており、BAが星間環境において生成されやすい物質であることが示唆された。また、GFCを通さずにRP-HPLCに直接打ち込んだ場合のクロマトグラムと、GFCを通した場合のRP-HPLCのクロマトグラムを比較すると、強度の大きい高分子生成物が取り除かれており、その部分にピークをもつ塩基の同定が容易となった。また、生成量の少ない塩基がよりはっきりと検出されることがわかった。よって、GFCで塩基部分を分取した方が、RP-HPLCのカラムの負荷も少なく、より正確に核酸塩基の分析が行えることがわかった。
4. 結論
本実験においてRP-HPLCを用いた核酸塩基類の分析ではSunShell RP-AQUAカラムを使用した分離が有用であることがわかった。また、複雑な混合物中での核酸塩基類の分離においては、GFCを用いることで正確に核酸塩基類の分取を行えることがわかった。陽子線照射実験では、模擬星間物質からRNAの主成分となる核酸塩基が生成されたほか、proto-RNAの構成成分として考えられているIso-CytやBAなどの核酸塩基類も生成された。これらのことから星間環境において多くの核酸塩基やその類似構造物が生成されることが示唆された。
地球上での生命誕生に至る化学進化の過程において、DNA,RNAの主成分となる核酸塩基の供給が必要となる。その供給源として、隕石中に核酸塩基が発見されたことなどから、宇宙環境下での生成が注目されている。その生成の場の候補として星間分子雲中での生成が注目されている。本研究では、まず複雑な組成の混合物中の核酸塩基の分析方法を検討した。さらに、星間塵中での核酸塩基類の生成の検証のため、模擬星間物質に宇宙線を模擬した陽子線を照射し、核酸塩基類の生成について検討した。これにより、生命誕生につながる核酸塩基が地球外から供給されうる可能性について考察した。
2. 実験
＜核酸塩基分析法の検討＞
核酸塩基標準試薬[アデニン、グアニン、シトシン、ウラシル、チミン、ピリミジン、ヒポキサンチン、キサンチン、プリン、バルビツール酸、イソグアニン、イソシトシン]をゲルろ過クロマトグラフィー(GFC)で分画後、逆相HPLC(RP-HPLC)に打ち込み、保持時間によりスタンダードの分離分析を行った。GFCではShodex Ohpak SB-802.5 HQカラムを、RP-HPLCではSunShell RP-AQUAカラムを用いた。
＜陽子線照射実験生成物中の核酸塩基分析＞
模擬星間物質としてPyrexガラス製容器に一酸化炭素(350 Torr)、アンモニア(350 Torr)の混合気体及び超純水5mLを封入し、東京工業大学のタンデム加速器を用いて2.5 MeVの陽子線を2 mC照射した(CAWと呼ぶ)。照射生成物をGFCに打ち込み、保持時間15-30分(CAW1)、30-45分(CAW2)、45-60分(CAW3)の3区画で分取した。なお、CAW1よりも前の画分には高分子量化合物が溶出することが先行研究により知られている。分取したCAWをRP-HPLCに打ち込み、生成された塩基類の分離・分析を行った。
3. 結果と考察
＜核酸塩基分析法の検討＞
SunShell RP-AQUAカラムとCapcell Pak C18カラムのスタンダードを比較すると、SunShell RP-AQUAの分離の方がそれぞれの塩基の保持時間がばらついており、分離が容易であることがわかった。よってRP-HPLCを用いた核酸塩基の分離・分析においては、SunShell RP-AQUAカラムを用いた方がより正確な分析ができることがわかった。
＜陽子線照射実験＞
CAW1からはBA, Cyt, Adeが、CAW2からはIso-Cytが、CAW3からはGuaが検出された。過去の実験でもUra, Cytが多く検出されていたことから、星間物質からはCyt, Uraが生成されやすいことが示唆された。また、proto-RNAの構成成分の候補として考えられているBAも多く検出されており、BAが星間環境において生成されやすい物質であることが示唆された。また、GFCを通さずにRP-HPLCに直接打ち込んだ場合のクロマトグラムと、GFCを通した場合のRP-HPLCのクロマトグラムを比較すると、強度の大きい高分子生成物が取り除かれており、その部分にピークをもつ塩基の同定が容易となった。また、生成量の少ない塩基がよりはっきりと検出されることがわかった。よって、GFCで塩基部分を分取した方が、RP-HPLCのカラムの負荷も少なく、より正確に核酸塩基の分析が行えることがわかった。
4. 結論
本実験においてRP-HPLCを用いた核酸塩基類の分析ではSunShell RP-AQUAカラムを使用した分離が有用であることがわかった。また、複雑な混合物中での核酸塩基類の分離においては、GFCを用いることで正確に核酸塩基類の分取を行えることがわかった。陽子線照射実験では、模擬星間物質からRNAの主成分となる核酸塩基が生成されたほか、proto-RNAの構成成分として考えられているIso-CytやBAなどの核酸塩基類も生成された。これらのことから星間環境において多くの核酸塩基やその類似構造物が生成されることが示唆された。