************第４０回尾張コンプレックスセミナー*************

題　目：　核酸塩基と塩基対の光化学
Title　：　Photochemistry of nucleic acid bases and base pairs

発 表 者：　山崎　祥平
Speaker ：　Shohei Yamazaki

所　  属：   北海道大学　大学院理学研究院　化学部門
Affiliation：Division of Chemistry, Graduate School of Science, 
             Hokkaido University

日　時：　１月２６日（水）午後１時３０分〜
Date　：　Wed. Jan. 26th, 1:30 pm (Almost one hour)

場　所：　情報科学研究科４階演習室
         （４Ｆエレベータを降りてすぐ右の部屋）
Place　：　Seminar Room (4F), 
            Graduate School of Information Science

内　容：
核酸塩基、並びに二個の塩基分子が互いに水素結合した核酸
塩基対について光励起後に起こる化学過程の機構を理解する
ことは、DNAやRNAの光安定性及び光損傷について明らかに
するために必要不可欠である。核酸塩基は、紫外領域の光を
強く吸収するにもかかわらず、生成した電子励起状態における
光化学反応の収率が非常に小さい。この光安定性について、
理論的には、励起された塩基がポテンシャルエネルギー曲面間
の円錐交差を介した非常に高速な無輻射失活を起こすことで
もたらされると説明される。一方、核酸塩基対については、水素
結合に沿った励起状態二重プロトン移動反応によって塩基の
異性体が生成し、これがDNAにおける光損傷の一因になり得る
と考えられる。本発表ではまず、核酸塩基における光安定性
機構について励起状態ポテンシャルエネルギー面の第一原理
計算から得た成果をいくつか紹介する。さらに、核酸塩基対の
モデル系として長年研究されてきた７−アザインドール二量体に
おける励起状態二重プロトン移動反応について、その機構を
CASPT2法及び長距離補正TDDFT法を用いた高精度量子化学
計算によって調べた結果についても報告したい。


Abstract：
The understanding of the mechanisms of photochemical 
processes in the nucleic acid bases and base pairs where the 
two base molecules are hydrogen bonded to each other is an 
essential prerequisite for clarifying the photostability and 
photodamage of DNA and RNA. The nucleic acid bases strongly 
absorb UV light, but the quantum yields of photochemical 
reaction products are very low. Theoretically, the photostability 
is rationalized by ultrafast nonradiative decay of the excited 
state of the bases via conical intersections between potential-
energy surfaces. For nucleic acid base pairs, the excited-state 
double proton transfer along the hydrogen bonds may generate 
rare tautomers of the bases, and thus it is considered as a 
possible cause of the photodamage of DNA. The first topic of 
this talk is the mechanism of the photostability of nucleic acid 
bases, studied by means of ab initio calculations of the excited-
state potential-energy profiles. The second topic is the excited-
state double proton transfer in 7-azaindole dimer, which has been 
studied as a model of DNA base pairs for several decades. We 
have investigated the mechanism of this reaction by accurate 
quantum chemical calculations using the CASPT2 method as well 
as the long-range corrected TDDFT method.

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