Physical process of decomposition of hydrated deoxyribose by oxygen K-shell ionization

酸素K殻イオン化による水和デオキシリボースの分解過程

藤井 健太郎; 泉 雄大; 成田 あゆみ*; Krishna, G.*; Alain, T.*; Rodolphe, V.*; Marie-Pierre, G.*; Marie-Francoise, P.*; Marie-Anne, H.*; 横谷 明徳

Fujii, Kentaro; Izumi, Yudai; Narita, Ayumi*; Krishna, G.*; Alain, T.*; Rodolphe, V.*; Marie-Pierre, G.*; Marie-Francoise, P.*; Marie-Anne, H.*; Yokoya, Akinari

これまでに、直接効果によって生じるDNA鎖切断が、糖ラジカルを中間体として生成する過程の他に、内殻イオン化後に糖分子のフラノース環が激しく分解して生じる過程があることを、放射光軟X線分光実験により明らかにした。最近、第一原理計算を用いた研究によって、水和塩基分子の内殻イオン化後の反応では、塩基と水の水素結合により、孤立塩基分子で見られたフラグメンテーションが抑えられることが予測されている。水和塩基分子で理論的に予測された物理過程が、水和デオキシリボース(dR)分子においても起こるかどうかを実験的に検証するため、我々は、水和dR分子の薄膜試料を作成し、内殻イオン化後の分子変化を観測することを試みた。水和dR薄膜への照射では、乾燥dR薄膜への照射で観測された、フラノース環の分解により生じたと推測されるフラグメントイオンの収量が著しく減少した。この実験結果から、塩基分子で理論的に予測されたフラグメンテーションの抑制が、dR分子においても起こると考えられる。現在、水和dR分子のフラグメンテーションに関する理論計算を進めている。

In order to reveal the role of hydration water on the process by ionizing radiations, we measured a mass spectrum of ions desorbing from hydrated dR films exposed to monochromatic soft X-rays (560 eV). We observed positive ions to examine the effect of Coulomb explosion of valence holes produced as a result of Auger decay after the ionization. Desorbing positive ions were detected by a quadrupole mass spectrometer positioned at ~30 mm from the sample. The yield of desorbing ions which were produced by the destruction of the furanose ring structure of dR, obviously supressed when one layer of water molecules was deposited onto the film. This result suggests that the hydration water layer on the film attenuates the intense destruction of the furanose ring structure induced by the ionization of K-shell electrons of oxygen, or the desorption of the resulting fragment ions from the sample film.