Roles of hydration for inducing DNA strand breaks by ionization of oxygen K-shell electrons

酸素K殻電子のイオン化によって誘発されるDNA鎖切断の生成に対する水和水の役割

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

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

内殻イオン化によって誘発されるDNA主鎖切断の生成に関わる、吸着水分子の役割を明らかにするために、DNA主鎖の一部であるデオキシリボース(dR)に水分子を吸着させて、酸素K殻電子のイオン化閾値を超えた軟X線(560eV)を照射した。照射中に試料から脱離するイオンの質量スペクトルから、内殻イオン化によるdR分子の分解過程を調べた。その結果、dR分子から脱離するイオンの収量が水の吸着によって減少することを明らかにした。時間依存密度汎関数法による分子動力学シミュレーションの結果から、酸素K殻電子のイオン化直後(およそ10fs後)に、dR分子から水和水分子へのプロトン移動が起こっていることが明らかになった。このように水和水分子は、dR分子の分解の抑制、あるいは分解後のイオン脱離の抑制に関わっていると予想される。

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