軟X線分光法によるDNA損傷過程の追跡

使用软 X 射线光谱追踪 DNA 损伤过程

• 批准号: 17K05117
• 负责人: 島田 紘行
• 金额: $ 3.08万
• 依托单位: High Energy Accelerator Research Organization
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2017
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2017-04-01 至 2019-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-17K05117/
• 关键词: DNA損傷; 放射線; 量子ビーム; 放射光

放射線によるDNA損傷過程の詳細な理解は、放射線医療や放射線防護等の観点から重要である。本研究では、修復が難しく人体への影響が顕著であるDNAクラスター損傷につながる過程の一つと考えられている、深く束縛された内殻電子のイオン化から始まるDNA損傷過程の物理化学的な解明を目指した。研究期間全体を通じて、実験、計算2通りのアプローチで研究を遂行した。初年度においては、DNA内殻電子イオン化に伴う分子の構造変化をとらえることを目指し、放射線照射下におけるラマン分光装置の構築を行った。予備実験の結果、用いた検出器のシグナル/ノイズ比が十分に高くなく、放射線照射に伴う信号変化をとらえることが難しいことが判明した。今後は、より低ノイズの計測系を構築し、信号を長時間蓄積できるシステムとすることを目指している。最終年度においては、異なる側面からDNA損傷過程にアプローチすることを目指した。分子動力学(MD)法をもちいて水和したDNAの系を構築し、放射線エネルギーを受け取った一部の原子がその後どのような運動を行い最終的にどのような分子構造をとるかを計算によって追跡した。これまでに計算で得られた結果は、放射線照射から約1ナノ秒後に得られる分子解離片は従来生成物分析の実験で知られているものをよく再現していることが明らかとなった。今後は、上記の実験、計算ともに改良を加え、従来あまり議論されることのなかった水和DNA分子の放射線損傷過程の本来の姿を明らかにしていきたい。

A detailed understanding of the process of DNA damage caused by radiation is important for radiation therapy and radiation protection. This study is aimed at elucidating the physico-chemical process of DNA damage initiation by examining the process of DNA damage initiation due to the difficulty of DNA repair in human body. During the research period, the research was carried out through two channels of communication, implementation, and calculation. In the early years, the electron transformation of DNA inner shell was accompanied by the structural transformation of molecules. The results of the preparation, the use of the detector, the ratio of the detector to the detector, the radiation irradiation, the signal change, and the determination are as follows: In the future, the measurement system of low voltage will be constructed, and the signal will be accumulated for a long time. In the final year, the DNA damage process was identified. Molecular dynamics (MD) method is used to construct and calculate molecular structure of DNA system. This calculation results in a molecular dissociation fragment that is obtained after approximately 1 second of radiation exposure. In the future, we will improve the calculation and calculation of water and DNA molecules.

项目成果

DNA損傷過程を視るための軟X線分光実験

软X射线光谱实验观察DNA损伤过程

• 发表时间: 2017
• 作者: K. Iida;H. K. Yoshida;A. Nakao;H. O. Jeschke;Y. Iqbal;K. Nakajima;S. Ohira-Kawamura;K. Munakata;Y. Inamura;N. Murai;M. Ishikado;R. Kumai;T. Okada;M. Oda;K. Kakurai;and M. Matsuda;島田紘行
• 通讯作者: 島田紘行

DNAの励起・イオン化状態からのエネルギー緩和過程

DNA 激发/电离态的能量弛豫过程

• 发表时间: 2018
• 作者: M. Fujihala;K. Morita;R. Mole;S. Mitsuda;T. Tohyama;S. Yano;D. Yu;S. Sota;T. Kuwai;A. Koda;H. Okabe;H. Lee;S. Itoh;T. Hawai;T. Masuda;H. Sagayama;A. Matsuo;K. Kindo;S. Ohira-Kawamura;and K. Nakajima;島田紘行
• 通讯作者: 島田紘行