メゾスコピック生体系レーザー光誘起電子移動過程の解析と応用

点击翻译按钮获取中文摘要

生体内の最重要分子であるDNAはフリーラジカルや酸化剤などにより損傷を受け、この損傷が癌や老化の原因となっていると考えられている。そのためこのDNA損傷メカニズムの解明は、病気の治療法や予防の観点からも重要である。一方でDNA内の電子移動反応についてはBartonらによって長距離電子移動の観測が報告されたことにより、その可能性について数多くの研究がなされているが、未がに分かっていない基本的な電子移動特性も多い。そこで本研究ではまず、生体内の重要な補酵素であるNADHに、近紫外線領域の光を照射することにで発生する活性酸素種によってDNAが損傷される過程の、これまで解明されていなかったメカニズムについて検討した。その結果、ラジカル連鎖反応による活性酸素種の発生とそのDNA切断に関わる種の同定など、詳細を明らかにすることができた。また、嫌気条件下でNADHに光照射した場合には、酸素存在下よりも効率的にDNAが還元的に損傷されることを見いだし、生体内物質との光誘起分子間電子移動反応によってDNAが還元的に損傷されることをはじめて明らかにした。さらにこのNADHの酸化型であるNAD^+の類縁体をDNAに挿入し、このNAD^+類縁体を電子アクセプター、DNAの主溝に結合するルテニウム錯体を電子ドナーとして用いて、DNA反応場中での分子間、分子内の光誘起電子移動特性について検討を行った。またその結果をふまえてDNAと同様にπスタックしたポルフィリンダイマー中にNAD^+類縁体であるアクリジニウムイオンを挿入することによってπ錯体を形成させ、πスタック中での光誘起電子移動特性について詳細に検討しその非常に長寿命の電荷分離状態を検出した。このような本研究の成果は、今後の医療および新しいナノマテリアル開発への応用展開をはかる上で、基盤となる重要なものであると言える。