2021 Fiscal Year Annual Research Report
Elucidation of elementary reactions in radiation damage of biomolecules in liquid
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19K03769
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
土田 秀次 京都大学, 工学研究科, 准教授 (50304150)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | DNA損傷 / 液体の水 / イオンビーム / ヌクレオチド |
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| Outline of Annual Research Achievements |
水中におけるDNAの放射線損傷を解明するため、DNAの基本単位であるヌクレオチド構造の損傷が液体の水の有無によってどのように影響を受けるかを実験的に調べた。ヌクレオチド構造のモデル分子として、ウリジン一リン酸（UMP）を標的に用いた。この標的に、Braggピークのエネルギーを持つイオンビームを照射し、標的分子の原子レベルでの損傷箇所を二次イオン質量分析で特定した。まず、イオンビームの直接作用による分子損傷を解明するため、水を含まないUMPの固体標的に、異なる線エネルギー付与（LET）のイオンビームを照射し、UMPの分解過程におけるLET依存性を調べた。二次イオン質量スペクトルの測定データから、UMPのリン酸、リボース、核酸塩基の各部位が分解したイオン強度を求め、各部位の分解度を求めた。得られた結果は、LETが高くなるにつれてリン酸の相対的な分解度が高くなり、これはDNA構造の鎖切断が相対的に増えることを示唆している。次に、イオンビームによるUMPの分解過程における液体の水の影響を調べた。標的には、UMP水溶液とUMP固体を用い、これらの標的に、異なるLETの酸素イオンビームを照射した。得られた結果として、LETが高くなると水の放射線分解で生じるOHラジカルの生成量が増えることが分かった。これに関連して、核酸塩基の部位の分解も増えることが分かった。これらの結果は、核酸塩基の損傷は、水の放射線分解に伴う間接作用によって起こることを示している。一方、UMP水溶液とUMP固体の結果を比較すると、水の有無にかかわらず、リン酸とリボースの部位が分解したイオンが生成され、直接作用によって起こることを示している。以上の研究結果から、放射線によるDNA損傷は水の影響を受けることが原子レベルでの実験から明らかにすることができた。
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Research Products
(6 results)
