Free radicals induced in DNA by oxygen and nitrogen K-shell ionization/excitation observed by an EPR apparatus installed in a soft X-ray undulator beamline

軟X線アンジュレータビームラインに設置されたEPR装置による窒素及び酸素のK殻イオン化・励起により誘発されるDNAラジカルの観測

横谷 明徳; 藤井 健太郎; 鵜飼 正敏*

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

高輝度シンクロトロン軟X線は、DNAラジカルの"その場"観察を可能にする。われわれはこれまで、SPring-8の軟X線ビームライン(BL23SU)に接続した電子常磁性共鳴(ERP)装置を開発し、DNAを構成する特定元素の内殻電離・励起により生成するDNAラジカルのEPR測定を行ってきた。その結果、(1)グアニン等のDNAプリン塩基の薄膜中に、照射中にのみ観測される短寿命のラジカルが生成すること,(2)これらのEPRスペクトルは、酸素と窒素のK殻吸収で異なること,(3)ラジカル収率の軟X線エネルギー依存性は塩基の吸収微細構造スペクトルによく似ていること,(4)試料薄膜表面に物理吸着した水分子は塩基ラジカル生成を抑制すること,(5)DNA薄膜の総ラジカル収率は酸素K吸収端付近に大きなピークを持つことなどが明らかになった。これらの結果は、短寿命のDNAラジカル過程にDNAの水和水が大きく影響することを示している。

We have developed an EPR apparatus installed in a soft X-ray beamline, BL23SU in SPring-8, to study DNA radical processes induced by K-shell photoionization/excitation at specific elements constituting DNA. "" EPR measurement for thin layers of DNA related molecule reveals that (1) short-lived radicals are observed in evaporated thin film of guanine and adenine bases only when irradiated with soft X-rays, (2) the EPR spectra are different between oxygen and nitrogen K-edge region, (3) the photon energy dependence of the radical yields are similar to those of XANES. Interestingly, (4) physically adsorbed water on sample surface of the evaporated base film seem to quench the base radical generation, and (5) photon energy dependence of total radical yield of a calf thymus DNA film shows a large peak at oxygen K-edge region. These results indicate that hydrated waters to DNA might strongly modify the short-lived radical process.