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ミスマッチ塩基対の検出に対するルテニウム錯体光誘起機能の活用に向けた理論研究

利用钌配合物光诱导功能检测错配碱基对的理论研究

基本信息

批准号：
14J10694
负责人：
大塚美穂
金额：
$ 1.22万
依托单位：
Ochanomizu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2014
资助国家：
日本
起止时间：
2014-04-25 至 2016-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究の目的は、DNA挿入下におけるRu錯体の発光について、錯体と塩基間および錯体と溶媒水分子間の相互作用に着目して考察し、ミスマッチ塩基対の検出に活用可能なRu錯体の設計指針を理論的に示すことである。本年度は、適正塩基対挿入錯体およびミスマッチ塩基対挿入錯体の挿入環境における錯体の励起状態特性を明らかにするため、孤立錯体、錯体と水2分子との複合体、および錯体まわりのDNA構成原子を含めた系に対してTD-DFT計算を行った。DNA挿入下におけるNphz-Hwの最近接距離 (3.0 - 3.6 Å) に水分子を配置したモデル錯体の励起状態特性は孤立錯体のものと類似しており、Nphzと水分子との局所的な相互作用が錯体の励起状態特性に及ぼす影響は小さいことが明らかになった。錯体まわりのDNA構成原子を含めた系に対するTD-DFT計算から、錯体の最低3MLCT状態は3MLCTbpy (明状態) であることが示された。錯体まわりのDNA構成原子がつくる静電ポテンシャルを見積もると、挿入環境の違いに依らず共に負の値をもち、dppz配位子側よりもbpy配位子側が相対的に小さくなっていることが示された。したがって、DNA挿入下における錯体の最低3MLCT状態が3MLCTbpyである要因のひとつとして、DNAがつくる静電ポテンシャル場の影響があることが示唆された。本研究では、DNA挿入錯体の発光を担う励起状態は挿入環境に依らず3MLCTbpy状態であることや、DNAの静電場との相互作用により3MLCTbpy状態が安定化する可能性について示した。すなわち、輻射速度定数は挿入環境にあまり依存しないことが示唆される。したがって、挿入環境により異なる発光量子収率の解釈へと研究を発展させるには、無輻射速度定数についての知見を得ることが必要であると考えられる。

The purpose of this study is to investigate the interaction between Ru complex and solvent water molecules under DNA incorporation, and to explore the possible use of Ru complex design guidelines. This year, TD-DFT calculations were performed on the excitation state characteristics of the positive and negative base pairs of the positive and negative base pairs of the negative base pairs of the negative base pairs of The Nphz-Hw closest contact distance (3.0 - 3.6 °) of DNA penetration is similar to that of isolated faults in the excitation state characteristics of water molecules. The interaction between Nphz-Hw and the excitation state characteristics of water molecules is small. TD-DFT calculations show that the lowest 3MLCT state of the fault is 3MLCTbpy (bright state). The DNA constituent atoms of the complex are separated by electrostatic charges, and the negative values of the molecules in the environment are separated by the dppz ligand and the bpy ligand. The minimum 3MLCT state of the wrong body is 3MLCTbpy, and the influence of electrostatic field on DNA is 3MLCTbpy. This study shows the possibility that the light-emitting state of DNA incorporated into the complex can be stabilized by the interaction of electrostatic field with DNA. The radiation velocity depends on the environment. A study on the solution of the emission of light quantum in different environments is necessary to develop the knowledge of the determination of the non-radiative velocity.