Elucidation of elementary reactions in radiation damage of biomolecules in liquid

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K03769
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 13040:Biophysics, chemical physics and soft matter physics-related
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: Tsuchida Hidetsugu 京都大学, 工学研究科, 准教授 (50304150)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: イオンビーム / 紫外線 / 生体分子損傷 / 液相水 / ヌクレオチド分子

Outline of Final Research Achievements

The biological effects of radiation have long been a concern of humankind, but the underlying mechanism has not yet been elucidated. Recent studies have analyzed radiation damage to biomolecules at the atomic level, and the challenge is to elucidate the role of liquid water in damage. To solve this problem, we conducted an experimental study on biomolecular damage in water caused by ion beams. This study is related to the fundamental physics of particle beam cancer treatment. Through this research, we have obtained the following two findings. The first is that the coordination of water molecules around the molecule affects biomolecular damage. The second is identifying the energy of secondary electrons involved in the damage of the biomolecule.

Free Research Field

放射線物理学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

生体分子の放射線損傷に関するこれまでの研究では、細胞の主成分である水分子の影響が考慮されていない問題点があった。本研究では、液体の水環境下における生体分子の放射線損傷を、生体分子の分解生成物を質量分析により直接測定し、生体分子の損傷箇所（結合が切れた箇所）を原子レベルで特定するもので、このような研究は未だ行われていない。従って、放射線によるDNA損傷の新たなメカニズムの解明に繋がる可能性がある。生体分子損傷における水の役割を解明は全く進んでおらず、本研究により、人体への放射線影響の科学的理解がさらに進展するものと期待される。