초록 ▼

□ 연구의 목적 및 내용
이온 모빌리티 질량분석법과 자외선 홀버닝 분광법을 결합한 구조 선택적 기체상 레이저 분광연구 방법을 이용하여 기체상과 용액상에 있는 생체 분자의 구조 및 반응을 이해한다.
- 이온모빌리티 분석 장치 개발 및 레이저 분광기술 최적화
- 기체상 분자 이온이 가지는 구조 및 이형태체 분포 규명
- 용액상과 기체상 분자이온의 구조 및 이형태체 분포에 대한 상관관계 규명

□ 연구결과
1차년: 이온모빌리티 분석 장치 개발 및 레이저 분광기술 최적화
(1) 이온모빌리티 분석

□ 연구의 목적 및 내용
이온 모빌리티 질량분석법과 자외선 홀버닝 분광법을 결합한 구조 선택적 기체상 레이저 분광연구 방법을 이용하여 기체상과 용액상에 있는 생체 분자의 구조 및 반응을 이해한다.
- 이온모빌리티 분석 장치 개발 및 레이저 분광기술 최적화
- 기체상 분자 이온이 가지는 구조 및 이형태체 분포 규명
- 용액상과 기체상 분자이온의 구조 및 이형태체 분포에 대한 상관관계 규명

□ 연구결과
1차년: 이온모빌리티 분석 장치 개발 및 레이저 분광기술 최적화
(1) 이온모빌리티 분석 장치 제작: 이온모빌리티를 장착하기 위해 기존 QIT-reTOF 질량분석기 및 이온 광학장치 변형 작업 수행. 이온모빌리티 장치 설계 및 제작 완료.
(2) UV-UV 홀버닝 분광기술 최적화: QIT-reTOF 질량분석기의 이온 감도 향상 및 진공도 개선.UV-UV 홀버닝 이온신호 처리 방법 개선. K+-B18C6 이온에 대한 UV-UV 홀버닝 분광 연구를 통해 분광기술 최적화 수행.
(3) 원편광이색성(circular dichroism, CD) 분광기술 최적화: PEM과 레이저 펄스 동기화를 위한 펄스 시스템 제작. 원편광 레이저 펄스의 유효성 및 완전성 검사법 개발. 초음속 분자선으로 생성된 유사에피드린 분자에 대한 CD 스펙트럼 측정.

2차년: 용액 속 생체분자 이온과 기체상 생체분자 이온이 가지는 구조 및 이형태체 분포 사이의 상관관계 규명.
(1) 이온모빌리티 장치가 장착된 QIT-reTOF 질량분석기 제작: QIT-reTOF 질량분석기에 이온모빌리티 분석 장치의 탈, 부착이 용이한 연결 챔버 설계 및 제작. 이온모빌리티 장치 구동을 위한 RF 전압 발생기 제작. QIT-reTOF 질량분석기에 이온모빌리티 장치 장착 완료.
(2) 기체상 생체 분자이온의 구조 및 이형태체 분포 결정: 초음속 분자선으로 생성된 기체상 에피드린 분자의 형광감지 CD 스펙트럼을 얻고 R2PICD 스펙트럼과 비교 분석함. 기체상 에피드린 분자의 이형태체 분포 결정. 초음속 분자선으로 생성된 페닐알라닌 분자와 수화된 페닐알라닌 클러스터의 R2PICD 분광연구 수행. 페닐알라닌 이형태체의 구조 및 분포 그리고 CD 값 결정.
(3) 새로운 ESI 법 개발: 이성질화반응을 최소화하면서 이온방울 주위의 용매분자를 제거할 수 있는 ESI법 개발 연구 수행.

3차년: 이온 모빌리티 질량분석법과 기체상 레이저 분광법을 이용한 용액상 생체 분자 이온의 구조규명: 용액상 존재하는 K+A이온의 구조 및 이형태체 분포 규명. 용액상 K+A9의 토토머화 반응에 대한 활성에너지 계산. 용액상에 존재하는 M+A (M=Li, Na, K, Rb, Cs)이온의 구조 및 이형태체 분포규명. 용액상에 존재하는 M+7MA와 H+7MA의 구조 및 들뜬 상태에서의 에너지 이완 메커니즘 규명연구 수행. 초음속 분자선으로 생성된 수화된 APE 클러스터에 대한 R2PICD 스펙트럼 측정. APE 분자의 수화가 APE의 구조 및 이형태체 분포 그리고 CD 값에 미치는 영향에 대해 연구.

□ 연구결과의 활용계획
- 최적화된 기체상 CD 분광법과 UV-UV 홀버닝 분광법을 이용하여 생체분자의 구조 및 이형태체분포를 결정하는 기체상 레이저 분광학 연구 분야 발전에 활용할 계획임.
- 기체상 CD 분광법은 기존의 레이저 분광법과 상보적인 분광법으로 키랄성을 가진 생체분자의 구조 연구에 활용할 계획임.
- 기체상 분자의 CD값을 정확히 예측함으로써 생체분자의 구조 결정에 활용할 수 있는 새로운 양자이론 계산법 개발에 활용할 계획임.
- 펩타이드와 단백질의 구조를 결정하는 새로운 분광법 개발에 활용할 계획임.
- 키랄성 분자간 상호작용에 대한 분자 수준의 이해를 바탕으로 신약개발, 반응 촉매 개발, 특정 유기 물질이나 펩타이드에 대한 형광 및 바이오센서 개발 등의 응용 연구 발전에 활용할 계획임.
- 고분해능을 가진 이온모빌리티 분석장치 개발에 활용할 계획임.

( 출처 : 요약문 4p )

Abstract ▼

□ Purpose&contents
Understand the structures and reactions of biological molecules in the gas and solution phases using a conformation-specific laser spectroscopic technique that combines UV-UV hole burning (HB) spectroscopy and ion mobility mass spectrometry.

□ Result
First year: Devel

□ Purpose&contents
Understand the structures and reactions of biological molecules in the gas and solution phases using a conformation-specific laser spectroscopic technique that combines UV-UV hole burning (HB) spectroscopy and ion mobility mass spectrometry.

□ Result
First year: Develop an ion mobility spectrometer and improve the newly developed UV-UV hole burning (HB) and circular dichroism (CD) spectroscopic techniques.
(1) Design and construct an ion mobility spectrometer.
(2) Improve the UV-UV HB spectroscopic technique by measuring the HB spectra of K+-B18C6 produced in the gas phase by electrospray ionization (ESI).
(3) Improve the CD spectroscopic technique applicable to jet-cooled molecules.

Second year: Investigate the structures and conformational distributions of biological molecules in the gas and solution phases.
(1) Construct the ESI-QIT-reTOF mass spectrometer equipped with an ion mobility spectrometer.
(2) Investigate the structures and conformational distributions of biological molecules and their hydrated clusters in a supersonic jet:
- Obtain the first fluorescence-detected CD spectra of jet-cooled ephedrine.
- Obtain the resonant two-photon ionization (R2PI) CD spectra of phenylalanine and its hydrated clusters.
(3) Improve the ESI source: Introduce the laser light to assist the solvent evaporation from ion droplets generated by ESI.

Third year: Investigate the structures and conformational distributions of biological molecules in the solution phase using ion mobility mass spectrometry and laser spectroscopy.
- Investigate the structures and conformational distributions of K+A in solution.
- Investigate the structures and conformational distributions of M+A (M: Li, Na, K, Rb,Cs) in solution.
- Investigate the energy relaxation processes of the excited K+7MA and H+7MA.
- Obtain the CD spectra of jet-cooled APE and its hydrated clusters.

□ Expected Contribution
- Contribute to the progress of laser spectroscopy of gas-phase molecules by introducing the CD and UV-UV HB spectroscopic techniques applicable to large biological molecules produced by ESI.
- Contribute to the development of new quantum theoretical methods, which can accurately predict the experimental CD values of chiral compounds in the gas phase.
- Introduce a new laser spectroscopic method to determine the structures of peptides and proteins.
- Contribute to the growth of the research fields to manufacture new drugs, reaction catalyses, or fluorescence and bio sensors.
- Contribute to the development of a new high-resolution ion mobility spectrometer.

( 출처 : SUMMARY 5p )

목차 Contents

• 표지 ... 1목차 ... 2연구계획 요약문 ... 3연구결과 요약문 ... 4 한글요약문 ... 4 SUMMARY ... 5연구내용 및 결과 ... 6 1. 연구개발과제의 개요 ... 6 2. 국내외 기술개발 현황 ... 8 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 10 4. 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 40 5. 연구결과의 활용계획 ... 44 6. 연구과정에서 수집한 해외 과학기술정보 ... 44 7. 주관연구책임자 대표적 연구실적 ... 45 8. 참고문헌 ... 45 9. 연구성과 ... 47 10. 국가과학기술지식정보서비스에 등록한 연구시설‧장비 현황 ... 59 11. 연구개발과제 수행에 따른 연구실 등의 안전조치 이행실적 ... 59 12. 기타사항 ... 59별첨1 ... 61끝페이지 ... 88