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活性酸素は、変異原物質が生体内でフリーラジカル活性体を生成するとき共役して派生する。したがって、変異原性の多くは活性酸素の変異原性に帰着される。本研究では、活性酸素ファミリーの中でも電気化学的に定量的に生成し得るスーパーオキサイドアニオンラジカルとグアノシン誘導体を用いたモデル系によって、これらの相互作用の観点から核酸塩基損傷のメカニズムについて研究した。
酸素は非水溶媒中でスーパーオキシドアニオンラジカル生成に対応する可逆なサイクリックボルタモグラムを与えたが、グアノシン誘導体共存下ではその濃度に依存して、その還元波は不可逆性を増した。しかし、グアノシン誘導体自身の酸化または還元電位および種々の測定から、この不可逆性はスーパーオキシドアニオンラジカルが仲介する一電子移動ではなく、酸素の還元に伴う後続化学反応に起因していると考えられた。この反応機構を解明するため、電解分光法を確立した。そして、この系の測定から、グアノシンのNグルコシド結合開裂によるグアニンの生成および未知反応生成物が電解電流量に依存して増加し、この反応生成物は核酸塩基部部位の変化を伴っていることが分かった。グアニンの生成は、スーパーオキシドアニオンラジカルヘプロトン移動したヒドロパーオキシラジカルの不均化反応によって生成した過酸化水素によることが明らかとなった。一方、塩基部分の損傷は、ヒドロパーオキシラジカルとの直接反応によって、生成するものと考えられた。そして、このメカニズムは半経験的量子化学計算からも部分的に支持された。これらの結果から、グアノシン損傷のキー反応は、スーパーオキシドアニオンラジカルへの1電子移動ではなく、グアノシンからスーパーオキシドアニオンラジカルへのプロトン移動を引き金とする一連の活性酸素の反応が重要であることが分かった。
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