光触媒反応による生体分子の損傷は、抗菌材料をはじめ、がんの光線力学的療法(PDT)への応用の原理にも関係している。しかし、関与する活性種等、損傷機構には不明な点も多い。本研究では、二酸化チタン(TiO_2)や光増感剤と生体分子との相互作用下における光化学反応と生体分子損傷機構を検討することで、細胞内に類似した環境における反応機構の解明を目的としている。TiO_2光触媒によるDNA損傷の活性種には、過酸化水素の寄与が大きいことをこれまでに報告した。また近年、PDTにおける活性種としても重要な一重項酸素(^1O_2)の関与が議論されている。今年度、^1O_2の生成と生体分子損傷への関与を^1O_2からの近赤外発光の測定と生体分子への損傷作用の解析から検討した。TiO_2光触媒反応による^1O_2の生成を有機溶媒および重水中で確認し、その生成機構が溶存酸素の還元で生成するスーパーオキサイドの再酸化であることを明らかにした。生成した^1O_2の大部分はTiO_2表面で失活するため、DNAやNADH等、TiO_2と特別な相互作用のない生体分子の損傷には、ほとんど関与しないことが示された。一方、^1O_2の生成活性は、リポソーム中で著しく増大した。また、^1O_2は、タンパク質(ウシ血清アルブミン)により除去された。これらの結果は、細胞膜等を構成するリン脂質膜がTiO_2光触媒反応による^1O_2生成に有利な環境であることを示している。また、生成した^1O_2が膜タンパク質を酸化し、光毒性に関与する可能性が示唆された。この他、DNAと静電的に結合する光増感剤(ベルベリン、パルマチン)およびポルフィリンP(V)錯体を用い、DNA鎖の環境と光化学的^1O_2生成反応を解析した。DNA鎖の環境が^1O_2生成を促進し、相互作用が損傷に重要な効果を示すことを明らかにした。
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