2017 Fiscal Year Research-status Report
Elucidation of roles of hydration for inducing DNA strand breakage by ionizing radiations
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17K00564
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| Research Institution | National Institutes for Quantum and Radiological Science and Technology |
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Principal Investigator |
藤井 健太郎 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 高崎量子応用研究所 東海量子ビーム応用研究センター, 上席研究員(定常) (00360404)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | DNA主鎖切断 / デオキシリボース / 脱離イオン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
DNA主鎖骨格を形成するデオキシリボース(H-dR:C5H10O4)分子の薄膜に酸素K殻イオン化エネルギーを超えた560eVの軟X線を照射することによって、酸素原子を一つ含む５員環（フラノース環）中の少なくとも２つのC-CまたはC-O結合に切断が起こり、様々なフラグメントイオンが試料表面から脱離することが明らかになっている。ごく最近、dR分子内の酸素をイオン化した場合に生成する分子フラグメンテーションの結果、試料表面から脱離した正イオンの生成が、H-dR薄膜試料表面上に吸着した僅か1分子層の水によって、顕著に抑えられることが明らかになった。一方で、水和水分子の酸素の内殻電子をイオン化した場合は、水分子から周りの他の水分子、あるいはH-dR分子にプロトンが移動することを示唆する結果も得ている。このような水和水とH-dR分子との間で起こる、プロトン移動の相対的な頻度を明らかにするため、H-dR分子内のOH基の水素を重水素置換した部分重水素化dR（D3-dR）の薄膜を作成し、水和水を吸着させた場合に脱離するイオンの質量が、H-dR分子の場合と比較してどのように変化するかを観測した。
その結果、D3-dRでは、D+イオンの脱離は観測されないものの、H-dRにおいて観測された脱離イオンに加えて、質量数１９のイオンの脱離が観測された。このイオンはHDO+あるいはH3O+イオンと同定されるが、H-dRの脱離において、H2O+イオンの顕著な増加がみられていないことから、これらの脱離種は、dR分子から水和水分子に向けてD+イオンが移動し、その後の分子間の緩和後に生成したと推察した。また、水和水として重水を吸着させる実験の準備のため、試料薄膜近傍に局所的な低真空雰囲気を再現するための試料噴霧機構の準備を行った。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
デオキシリボース分子内の一部の水素を重水素化した試料についての実験はおおむね順調に進んでいる。
また、水和水として重水素を吸着させるための装置の準備も年度内に終了した。現在、装置の評価を行うと共に予備的な実験を行っており、平成30年度に行う実験の目途はついている。
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| Strategy for Future Research Activity |
得られた成果は、5月にフランスで開催される、放射線DNA損傷に係る国際会議、および6月に台湾で開催される放射光科学に関わる国際会議において発表を行う。
今後は吸着分子として重水素を用いた実験を行い、水素移動過程についての詳細を明らかにする予定である。さらに、重水素化試料を用いた量子化学計算をピエールマリーキュリー大のPenhoat博士の協力のもと行う予定である。
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| Causes of Carryover |
平成29年度内に予定した論文投稿費用の支払いが、出版社の都合により平成30年度になってしまったため、次年度使用額が生じた。
平成30年度における投稿費用の支払いについては、直ちに手続きを行っているところである。
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Research Products
(18 results)
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[Journal Article] Roles of Hydration for Inducing Decomposition of 2-deoxy-D-ribose by Ionization of Oxygen K-Shell Electrons2018
Author(s)
Kentaro Fujii, Yudai Izumi, Ayumi Narita, Krishina Ghose, Pable Lopez-Tarifa, Alain Touati, Riccardo Spezia, Rodolphe Vuilleumier, Marie-Pierre Gaigeot, Marie-Francoise Politis, Marie-Anne Herve du Penhoat, Akinari Yokoya
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Journal Title
Radiation Research
Volume: 189
Pages: 264-272
DOI
Peer Reviewed
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[Presentation] Quantum Life Sciences in QST2017
Author(s)
Akinari Yokoya, Tatsuhiko Imaoka, Takeshi Ohshima, Shinobu Onoda, Kenji Owada, Kentaro Fujii, Koichi Yamakawa, Motoyasu Adachi, Hironori Oba, Makiko Yamada, Hidetoshi Kono, Hiroshi Murakami, Noriyuki Ouchi, Yoshiteru Yonetani, Ryuji Igarashi, Yudai Izumi, Shigenori Tanaka, Mutshuko Hatano, Shigeki Takeuhi
Organizer
第1回QST国際シンポジウム「量子生命科学 -Quantum Life Science-」
Int'l Joint Research
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