DNA junctionに蛍光色素と金属錯体を組み込んだ人工光合成系の開発

开发将荧光染料和金属复合物融入 DNA 连接的人工光合作用系统

基本信息

批准号：
22KJ1536
负责人：
東秀憲
金额：
$ 1.41万
依托单位：
Nagoya University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2023
资助国家：
日本
起止时间：
2023-03-08 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ1536/
关键词：
DNA 人工光合成 FRET フォトレドックス触媒

项目摘要

本研究ではDNA junctionに触媒活性がある金属錯体を多数の蛍光色素とともに組み込んだ人工光合成システムの構築を目指す。本年度はDNA junction中に導入したドナー色素から金属錯体へのエネルギー移動の詳細な解析を行った。具体的にはドナー色素としてpyreneをDNA junctionの二重鎖部位に1分子導入し、金属錯体としてRu(bpy)3をDNA junctionの分岐部位に1分子導入し、pyreneからRu(bpy)3へのエネルギー移動効率を算出した。さらに、pyreneとRu(bpy)3間の塩基対数を変化させることでpyreneからRu(bpy)3へのエネルギー移動効率の距離・配向の依存性を調査した。その結果、pyreneからRu(bpy)3へのエネルギー移動効率は、距離のみに依存した。それに対し、コントロールとしてRu(bpy)3の代わりに蛍光色素であるperyleneをDNA junctionの分岐部位に導入した場合のエネルギー移動効率は、距離だけではなく配向にも依存した。このことから、エネルギー移動のアクセプターをRu(bpy)3にすると、エネルギー移動効率は距離のみに依存することが明らかとなり、高効率に光を捕集する人工光合成システムの設計が容易になることを見出した。さらに、Ru(bpy)3の触媒能をDNA二重鎖の安定性制御へ応用した。Ru(bpy)3を導入したDNAと架橋性分子を導入したDNA二重鎖からなるDNA三重鎖に対して可視光を照射することでDNA二重鎖が選択的に架橋されることが明らかとなった。このことからRu(bpy)3をDNAに導入した際にRu(bpy)3の触媒活性が維持されていることが示された。今後はドナー色素から移動した光エネルギーによってもRu(bpy)3が触媒として機能するかの検証を行う。

这项研究旨在建立一个人工光合系统，该系统将金属复合物与DNA连接中的催化活性以及许多荧光染料一起建立。今年，我们对从引入DNA连接的供体染料到金属配合物的供体染料进行了详细的分析。具体而言，在DNA连接的双链位点引入了一个吡啶分子作为供体染料，并计算了一个RU（BPY）3的一个分子作为DNA连接处的分支位点的金属配合物，并计算了从Pyrene到RU（BPY）3的能量传递效率。此外，通过更改pyrene和ru（bpy）3之间的基本对数，研究了能量传递效率从pyrene到RU（BPY）3的距离和方向的依赖性。结果，从pyrene到RU（BPY）3的能量传递效率取决于距离。相反，当将荧光染料谷烯引入DNA连接的分支位点而不是RU（BPY）3作为对照中时，能量转移效率不仅取决于距离，还取决于方向。从中可以发现，当能量传递受体设置为RU（BPY）3时，能量传递效率仅取决于距离，从而使设计具有高效率收集光的人工光合作用系统变得更加容易。此外，将RU（BPY）3的催化能力应用于DNA双链体的稳定性控制。据透露，可见光用于照射DNA三链，由DNA双链体组成，该双链体已引入RU（BPY）3和DNA Duplex和DNA Duplex，该DNA已引入了可交联的分子，以及带有可见光的DNA双链体。这表明当将RU（BPY）3引入DNA时，保持RU（BPY）3的催化活性。从现在开始，我们将研究RU（BPY）3是否作为催化剂起作用，即使从供体染料中传递了光能。