Quantum mechanism and regulation of radiation damage to DNA

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本研究の目的は、ハロゲン化DNAを有する細胞の放射線増感メカニズムがハロゲン近傍のDNAの局所の電子物性変化という量子事象に根差している可能性を探る点にある。昨年度まで測定対象としてきたBrを含むDNA塩基(BrU)とそのヌクレオシド(BrdU)とヌクレオチド(BrdUMP)、フッ化ウラシル(FU)、塩化ウラシル(ClU)、ヨウ化ウラシル(IU)、およびハロゲンを含まないウラシル(U)の各塩基に加え、新たにフッ化ヌクレオシドのフルオデオキシウリジン(FdU)及びヌクレオチドのフルオデオキシウリジン１リン酸(FdUMP)を対象とした光電子分光(XPS)測定を実施した。2及び2.5keVの単色Ｘ線を励起光として用い、塩基とヌクレオシドについてはペレット(直径10 mm、厚さ0.3 mm)、ヌクレオチドについては水溶液(約200mg/mL)を金属板上に滴下した後乾燥した薄膜を試料とし、高エネルギー加速器研究機構・放射光実験施設のBL-27AでXPS測定を行った。その結果、Brの場合と同様にフッ素(F)も価電子帯の結合エネルギーをUの2.5eVと比較し1.0eVまで小さくする影響を与えるものの、Brのほぼ0eVに比べその効果は小さいことが分かった。一方SAC-IC理論による量子化学計算を実施し、実験データであるBrU及びチミン(T)の光電子スペクトルを極めて精度よく一致する結果を得たため、この成果を論文として出版した(Kurokawa et al. Chem. Phys. Lett. 2022)。またBrUに加えBrdU、BrdUMPの光電子分光測定結果についても、ハートリー・ホック法による分子軌道を量子化学計算した結果と比較し、その結果を論文として出版した(Hirato et al. Phys. Chem. Chem. Phys. 2023, in press)。