軟X線分光法によるDNA損傷過程の追跡

Research Project

Project/Area Number	17K05117
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
Allocation Type	Multi-year Fund
Section	一般
Research Field	Quantum beam science
Research Institution	High Energy Accelerator Research Organization
Principal Investigator	島田紘行大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 物質構造科学研究所, 特任助教 (30542112)
Project Period (FY)	2017-04-01 – 2019-03-31
Project Status	Discontinued (Fiscal Year 2018)
Budget Amount *help	¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000) Fiscal Year 2019: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000) Fiscal Year 2018: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000) Fiscal Year 2017: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000)
Keywords	DNA損傷 / 放射線 / 量子ビーム / 放射光
Outline of Annual Research Achievements	放射線によるDNA損傷過程の詳細な理解は、放射線医療や放射線防護等の観点から重要である。本研究では、修復が難しく人体への影響が顕著であるDNAクラスター損傷につながる過程の一つと考えられている、深く束縛された内殻電子のイオン化から始まるDNA損傷過程の物理化学的な解明を目指した。研究期間全体を通じて、実験、計算2通りのアプローチで研究を遂行した。初年度においては、DNA内殻電子イオン化に伴う分子の構造変化をとらえることを目指し、放射線照射下におけるラマン分光装置の構築を行った。予備実験の結果、用いた検出器のシグナル/ノイズ比が十分に高くなく、放射線照射に伴う信号変化をとらえることが難しいことが判明した。今後は、より低ノイズの計測系を構築し、信号を長時間蓄積できるシステムとすることを目指している。最終年度においては、異なる側面からDNA損傷過程にアプローチすることを目指した。分子動力学(MD)法をもちいて水和したDNAの系を構築し、放射線エネルギーを受け取った一部の原子がその後どのような運動を行い最終的にどのような分子構造をとるかを計算によって追跡した。これまでに計算で得られた結果は、放射線照射から約1ナノ秒後に得られる分子解離片は従来生成物分析の実験で知られているものをよく再現していることが明らかとなった。今後は、上記の実験、計算ともに改良を加え、従来あまり議論されることのなかった水和DNA分子の放射線損傷過程の本来の姿を明らかにしていきたい。