課題番号 ：S-16-CT-0063
利用形態 ：機器利用
利用課題名（日本語） ：DNA-色素複合体の光機能特性
Program Title (English) ：Optical functional properties of DNA-dye complex
利用者名（日本語） ：鈴木優稀
Username (English) ：Yuki Suzuki
所属名（日本語） ：千歳科学技術大学大学院光科学研究科
Affiliation (English) ：Graduate School, Chitose Institute of Science and Technology

１．概要（Summary）
DNA色素複合体の蛍光増大メカニズムの解明と、これを用いた色素レーザーの性能向上を目指して研究を行っている。現在用いている水溶性のヘミシアニン色素（p-Hemi1など）はDNAおよびDNA脂質複合体（DNA-CTMA）両者と溶液中で混合することが可能であるため、吸収スペクトルに与えるDNAおよびDNA-CTMAの作用と、蛍光増大作用の定量的測定を行った。また、DNAとの相互作用を調べるためCDスペクトルの測定を行い、両者の相互作用形態の違いを示した。

２．実験（Experimental）
溶液状態でDNA（水溶液）またはDNA-CTMA（エタノール溶液）と色素の相互作用を検討するため、混合比を変えた試料の、吸収スペクトル（紫外可視近赤外分光光度計：日本分光/V-670）、および蛍光・励起スペクトルの測定を行った（分光蛍光光度計：島津製作所/RF-5300PC）。また、それぞれの試料についてCDスペクトルの測定を行った（円二色性分散計：日本分光社製/J-820）。

３．結果と考察（Results and Discussion）
ヘミシアニン色素（Hemi1など）水溶液中のDNA濃度を増加すると、蛍光の増大と吸収ピークの長波長シフトが併せて観測された。一方、蛍光のピーク自体には変化がなかった。エタノール溶液にDNA-CTMAを加えた場合には吸収スペクトルはほとんど変化せず、発光増大に発光波長の短波長化が伴った。以上の結果より色素はDNAとは基底状態において強い相互作用を行う一方、DNA-CTMAについては励起状態における緩和に影響していることが示唆された。CDスペクトルにおいてはDNAとの混合により明瞭なコットン効果が観測され、色素がマイナーグルーブに結合していることが示唆された。一方、DNA-CTMAとの混合についてもCD信号が観測されたことから、DNAよる何らかの作用の存在を示している。両者ともに発光増大が観測されているが、DNA-CTMAと結合した場合がより顕著である。そのメカニズムについては今後の課題である。

４．その他・特記事項（Others）
円二色性分散計の利用については、ナノテク支援運営委員の大越研人教授より指導を受け、データの解析についても有意義なコメントをいただいた。感謝の意を表する。

５．論文・学会発表（Publication/Presentation）
(1) Yuki Suzuki, Yutaka Kawabe, “Tunable lasers based on hemicyanines embedded in DNA complex,” Proc SPIE, 9928, 992809 (2016).
(2) Yuki Suzuki, Yutaka Kawabe, “Laser oscillation from hemicyanines incorporated in DNA complex,” P-5, 17th Chitose International Forum on Photonics Science & Technology, 14-15 Nov. 2016, Chitose, Japan.
(3) 川辺豊、吉川俊雄、鈴木優稀「特異値分解法を用いた有機化合物の吸収スペクトル解析- DNAと相互作用するヘミシアニン色素への適用」16a-416-3、第63回応用物理学会春季学術講演会2017年3月14-17日、横浜市

６．関連特許（Patent）
なし。