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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

激光光致电子转移过程在介观生物系统中的分析及应用

基本信息

批准号：
05J09636
负责人：
田仲真紀子
金额：
$ 1.15万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2005
资助国家：
日本
起止时间：
2005 至 2006
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-05J09636/
关键词：
電子移動 DNA ポルフィリンダイマー電荷分離状態 NAD^+類縁体 NADH 活性酸素種 DNA切断

项目摘要

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。

The most important molecules in life are DNA, which is the cause of cancer and aging. DNA damage is the most important cause of disease. A study of electron mobility in DNA is conducted on the basis of Barton's theory of electron mobility over long distances. This study has demonstrated that NADH is an important complement enzyme in organisms, and light irradiation in the near-ultraviolet region can produce active acid species and DNA damage. The results of this study indicate that the DNA sequencing of the active acid species is related to the identification of the species. In the presence of NADH, the photoinduced electron mobility of DNA in vivo can cause damage to DNA in vivo. In addition, the NADH acidified NAD^+-like molecules are incorporated into DNA, the NAD^+-like molecules are incorporated into the DNA main groove, and the NAD ^+-like molecules are incorporated into the DNA main groove. The results of this study include the identification of NAD^+-like molecules, the formation of photoinduced electron mobility in DNA, and the identification of charge separation states with very long lifetimes. The results of this study are important for future medical development.