放射線誘起正孔がもたらすDNAの分子構造と電子状態変化の第一原理計算,2

First-principles calculations of molecular structure and electronic state changes in DNA induced by radiation-induced holes, 2

関川 卓也; Hwang, B.*; 石坂 優人*; 松谷 悠佑*  ; 川井 弘之*; 大野 義章*; 佐藤 達彦   ; 甲斐 健師   

Sekikawa, Takuya; Hwang, B.*; Ishizaka, Masato*; Matsuya, Yusuke*; Kawai, Hiroyuki*; Ono, Yoshiaki*; Sato, Tatsuhiko; Kai, Takeshi

デオキシリボ核酸(DNA)はグアニン、シトシン、アデニン、チミンの多様な組み合わせによって生物の遺伝情報を担い、放射線生物影響は主にこのDNAの損傷に起因する。本研究ではDNA損傷が定着するまでの過渡的な分子構造変化を理論的に調べるため、第一原理計算ソフトウェアOpenMXを用いた。120個のホールを生成したDNAを標的とした計算を行い、ホールが少ない場合はDNAのグアニン塩基にホールがトラップされ、ホールが多いDNAでは主鎖が主に化学反応に寄与することを明らかにした。本研究成果は、放射線生物影響の最初期過程の解明に貢献する。

Deoxyribonucleic acid (DNA) carries the genetic information of living organisms through various combinations of guanine, cytosine, adenine, and thymine, and radiation biological effects are mainly caused by damage to this DNA. In this study, in order to theoretically investigate the transient molecular conformational changes until DNA damage is established, we used the first-principles calculation software OpenMX to perform calculations targeting DNA that produces 120 holes, where the holes are trapped in the guanine bases of the DNA when there are few holes and the DNA with many holes In the case of DNA, it was found that the main strand mainly contributes to the chemical reaction. The results of this study will contribute to the elucidation of the first-phase processes of radiation biological effects.