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

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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。