Near-edge X-ray absorption fine structure of DNA nucleobases thin film in the nitrogen and oxygen K-edge region

DNA塩基薄膜の窒素及び酸素K吸収端近傍NEXAFSスペクトル

藤井 健太郎; 赤松 憲; 横谷 明徳

Fujii, Kentaro; Akamatsu, Ken; Yokoya, Akinari

本研究では放射線の標的分子としてDNAを用い、DNA薄膜やAdenine, Guanine, Cytosine, ThymineあるいはUracilといったDNA(RNA)構成塩基薄膜のNEXAFSスペクトルを測定した。これまで幾つかの光吸収スペクトル測定研究が、放射線のトラックエンドで発生する2次電子と同じエネルギー領域の放射光を用いて行われてきた。DNA構成塩基のNEXAFSスペクトルについては、吸収モードが、DNA中での炭素,窒素の周囲の化学的環境に大きく依存し、特徴のある微細構造を吸収スペクトルに与えることが明らかにされた。しかし、DNA及び関連分子の吸収微細構造を与える電子状態を分子軌道法による計算から帰属した例は少ない。そこで本研究では、DNA薄膜及びDNA構成塩基薄膜のNEXAFSスペクトルを測定し、電子状態についての帰属を試みた。さらにピーク強度の入射光偏光依存性から、基板上での核酸塩基分子の自立配向についての知見を得たので、これを報告する。

Near-edge X-ray absorption fine structure (NEXAFS) of evaporated DNA nucleobase thin films on to an Au-coated Si surface at room temperature has been investigated around the nitrogen and oxygen K-edge region using highly monochromatized synchrotron soft X-rays. Each nucleobase shows a specific absorption spectrum originating from resonant excitation of a 1s electron of nitrogen or oxygen to antibonding states, some of which strongly depend on the polarization angle of incident soft X-rays. From the analysis of polarization angle dependences for * resonant absorption intensity, purines are orientated to the multilayer surface with the angle 156 for adenine and 381 for guanine, respectively. Uracil has an orientation of 164, although other pyrimidines such as thymine and cytosine are randomly orientated to the surface.