266-nmフェムト秒パルスの2光子吸収によるDNA2本鎖切断の直接生成

Direct production of DNA double strand break induced by two-photon absorption of 266-nm femtosecond pulses

赤松 憲; 村上 洋; 山田 秀尚*

Akamatsu, Ken; Murakami, Hiroshi; Yamada, Hidetaka*

266nmフェムト秒パルスレーザーによるDNA損傷の性質及び、その強度依存性について研究した。DNAの損傷は1本鎖切断(ssb),2本鎖切断(dsb)収率を、閉環型(sc)から、開環型(oc),直鎖型(L)への変化をアガロース電気泳動法によって検出した。強度を100GW/cmオーダーまで変化させてssb、及びdsb収率の強度依存性を調べた結果、ssbはほぼ直線、dsbは強度の2乗に比例して収率が増加することが明らかとなった。別々に生じたssbによて生成するdsbであればssbと同じく強度に比例するので、観察されたdsbはscから直接生成したものと考えられる。本結果は、同時2光子吸収によって真空紫外光(133nm)に相当する励起・電離が生じたことを示唆している。

We have investigated DNA strand breaks induced by 266-nm femtosecond (fs) laser pulses in the solid state. The amounts of open-circular (oc) and linear (L) forms produced from closed circular plasmid DNA (pUC18, 2686 base pairs) are quantified as a function of the laser intensity. The amount of L-form produced per pulse is proportional to the square of the intensity within 100 102 GW/cm region, while that of oc-form is almost proportional to the intensity. This indicates that the direct double strand break (DSB) formation occurs by the two-photon absorption corresponding to one-photon absorption in a vacuum ultraviolet (VUV) range (133 nm, 9.4 eV). The mechanism of the strand break is discussed on the basis of the ionization potential of DNA.