2020 年度研究成果報告書

電離放射線により誘発されるDNA鎖切断の生成に係る水和水分子の役割の解明

研究課題

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研究課題/領域番号	17K00564
研究種目	基盤研究(C)
配分区分	基金
応募区分	一般
研究分野	放射線・化学物質影響科学
研究機関	国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構
研究代表者	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)
研究期間 (年度)	2017-04-01 – 2021-03-31
キーワード	生体分子 / プロトン移動 / 軟X線 / 分子変化
研究成果の概要	光合成によるエネルギー伝達は、主に葉緑体の膜上で行われるが、その際にATPなどの核酸分子で起こるリン酸基の脱離・融合を通貨としてエネルギーの伝達が行われる。ごく最近、ATPを取り囲む水分子とATP分子との間で起こる電子や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ことが理論的に予測された。本研究では、この過程についての実験的なアプローチによる情報を得ることを目的として、生体分子を取り囲む水分子との間で起こる電荷移動およびプロトン移動現象に着目し、放射光軟X線による元素選択的イオン化後に起こるこれらの現象を、軟X線分光によって推測した。
自由記述の分野	生物物性科学
研究成果の学術的意義や社会的意義	光合成などの生体分子内のエネルギー産生能力は非常に高効率で、そのメカニズムを利用したエネルギー生成が実現できれば、省エネルギーデバイスなどの実現に向けて大きく前進することが期待される。また核酸塩基と水分子は自然環境に当たり前に存在する物質であり、これらを利用したデバイスの応用は、環境適合材料としても最も適したものの一つと考えられ、生産から廃棄に至るまでのエネルギーコストは極めて少なく抑えられる。イオン液体内の電荷移動現象の基礎過程に関する知見となり、技術的な革命が期待されている生体分子を用いた電子デバイスの開発において重要な知見となることが期待される。