EPR study of radiation damage to DNA irradiated with synchrotron soft X-rays around nitrogen and oxygen K-edge

窒素及び酸素K吸収端近傍のシンクロトロン軟X線を照射したDNAに対する電子常磁性共鳴法による放射線損傷の研究

横谷 明徳; 藤井 健太郎; 福田 義博; 鵜飼 正敏*

Yokoya, Akinari; Fujii, Kentaro; Fukuda, Yoshihiro; Ukai, Masatoshi*

DNA損傷が生じる物理化学的メカニズムを解明するため、グアニンとアデニンの二種類の核酸塩基の蒸着試料に対して真空中で単色のシンクロトロン軟X線を照射し、電子常磁性共鳴信号を「その場」観測した。その結果照射中にのみ、極めて短寿命の不対電子種が現れることが明らかになった。得られたEPRスペクトルは軟X線のエネルギーに明らかに依存し、得られた不対電子種のスピン濃度は軟X線の吸収スペクトルに現れる微細構造と似たスペクトルを示した。またアデニン試料に対しわずかな水を配位させると、スピン濃度は大きく変化した。光電効果の結果生じる光電子あるいはオージェ電子が、新たに形成されたポテンシャルに捕捉されることで、このような短寿命の不対電子種が生成することが示唆された。

To obtain detailed insights into the physicochemical mechanism of DNA damage induction, "in situ" measurement of electron paramagnetic resonance (EPR) signal from DNA constituent nucleobases, guanine and adenine, has been performed in a vacuum using monochromatic synchrotron soft X-rays. We found that short-lived unpaired electron species arise only during irradiation to the evaporated thin film on a surface. The EPR spectrum of the short-lived species significantly depends on the photon energy irradiated, and the spin concentration obtained from the EPR spectra shows a similar fine structure to the X-ray photoabsorption spectra. For the adenine sample, the spin concentration alters strikingly by water absorption on the sample surface. Trapping of photo- or Auger electrons into a newly generated potential in the nucleobases as the consequence of photoelectric effect is suggested as mechanisms of the induction of the short-lived species.