2020 Fiscal Year Annual Research 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, 次世代放射光施設整備開発センター, 上席研究員(定常) (00360404)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | アデノシン / 電荷移動 / プロトン移動 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
核酸塩基などの生体分子とその周りを取り囲む水和水分子との間で起こる、プロトンや電子といった電荷移動の結果として生じる分子の構造変化を観測した。アデノシン一リン酸(AMP)とデオキシアデノシン一リン酸(dAMP)を対象試料として実験を実施した。
乾燥状態および水和状態において、構成元素をイオン化するための軟X線を照射し、照射前後の軟X線吸収スペクトルの変化からイオン化による分解過程を推察した。
AMPとdAMPとでは、dAMPの方が酸素K殻XANES領域に現れるスペクトル変化が顕著であることから、dAMPのリボース部位が分解しやすいことが示唆された。この違いは、水和による脱プロトン過程由来と推察され、4位の炭素部位のOH基部分において水和水分子からの脱プロトン過程によって顕著にカルボキシル基を生成する可能性がある。4位の炭素部位はヌクレオシド分子の中でも最も脆弱な部位の一つであり、この部位の分解がDNAやRNAなどの主鎖部分の切断に直接関係する。
また窒素K殻XANESスペクトルでは両者の試料において顕著な変化が見られないことから、アデニル基の分解にはリボース部位の違いによる変化は見られなかった。アデノシン核酸の関連する生体分子であるアデノシン三リン酸（ATP）は、生体内でのエネルギー産生に係る分子である。ATPを取り囲む水分子との間で起こるプロトンの移動が、エネルギー伝達に密接にかかわっているという理論計算の結果が発表されており、今回の知見は、分解基礎課程を実験的に明らかにしたものである。
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[Presentation] 次世代放射光施設 共用ビームライン検討状況 -軟X線ナノ吸収分光（XMCD）ビームライン-2021
Author(s)
今園 孝志, 上野 哲朗, 岩澤 英明, 大坪 嘉之, 堀場 弘司, 宮脇 淳, 中谷 健, 藤井 健太郎, 安居院 あかね, 木村 洋昭, 高橋 正光
Organizer
第34回日本放射光学会年会・放射光科学合同シンポジウム
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