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Modelling the effect of incorporated halogenated pyrimidine on radiation-induced DNA strand breaks

放射線誘発DNA鎖切断へのハロゲン化ピリミジンによる増感効果のモデル化

渡邊 立子; Nikjoo, H.*

Watanabe, Ritsuko; Nikjoo, H.*

ブロモウラシルやヨードウラシルといったハロゲン化ピリミジン(HP)をDNAに導入すると、放射線照射に対する細胞致死の感受性が増加することがよく知られている。この原因として、HPの導入によるDNA鎖切断収率の増加と修復の阻害が提唱されている。本研究の目的は、DNA鎖切断収率の増加の程度、その原因、損傷の複雑さを調べることにより、DNA損傷と細胞致死を関連付けることである。このため、X線照射によるDNA鎖切断の生成過程のモデル化にモンテカルロ法を用い、DNA鎖切断の収率と損傷のスペクトルを計算した。HPによるDNA鎖切断増加のメカニズムとしては、水和電子とHPの反応,HPの電離・励起,HP以外の塩基からHPへの電子の移動を仮定した。この結果、仮定したすべての経路によって鎖切断が増加し、HPへの電子の移動が大きく収率の増加に寄与すること、HPの導入によって切断の複雑度が増すことが示された。さらに、DNA鎖切断と細胞致死のデータの比較により、DNA二本鎖切断の細胞致死への関与が支持された。

Incorporation of halogenated pyrimidines, iodo- and bromo-deoxyuridines (HP), into DNA is known to sensitize cells to radiation. The aim of this study is to estimate the enhancement of DNA strand break induced by low LET radiation in the presence of HP and examine source, complexity and clustering properties of damage that could provide correlation between DNA damage and lethality. Monte Carlo track structure methods were used to model the induction of strand breakage by X-ray photons. As a result, the increase of strand breaks due to Br/IdU incorporation could be explained by the mechanism of uracilyl radical production originated from e-aq and direct hits on bases. The significant contribution of electron migration along DNA within limited distance is shown. It is also shown that the incorporation of Br/IdU causes a spectral shift towards greater complexity of clustered DNA damage. Further, it has been supported that DSB is responsible for radiation-induced cell killing.

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パーセンタイル:9.92

分野:Biology

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