Molecular dynamics simulation studies of radiation damaged DNA molecules and repair enzymes

放射線損傷DNAと修復酵素の分子動力学シミュレーション

Pinak, M.

Pinak, M.

放射線により損傷をうけたDNAの分子レベルにおける経時的変化を調べるために、チミンダイマー,チミングリコール,8-オキソグアニンについて分子動力学シミュレーションを利用した研究を行った。すべてのケースでDNA二重らせん構造の重大な構造変化が観察された。それらは(1)相補的な塩基との水素結合ネットワークの破壊による二重らせんの分離(8-オキソグアニン),(2)損傷部位を中心としたDNAの折れ曲り(チミンダイマー,チミングリコール),(3)相補鎖上の塩基のDNA外へのフリッピングアウト(8-オキソグアニン)に大別される。また、損傷部位において特異的な静電エネルギーとしてチミンダイマー:-10kcal/mol,チミングリコール:-26kcal/mol,8-オキソグアニン:-48kcal/molが観察された。

Molecular dynamics (MD) studies on several radiation damages to DNA - thymine dimer, thymine glycol8-oxoguanine and their recognition by repair enzymes are introduced in order to describe on the stepwise description of molecular process observed at radiation lesion sites. In all cases the significant structural changes in the DNA double helical structure were observed: (a) the breaking of hydrogen bonds network between complementary bases and resulting opening of the double helix (8-oxoguanine); (b) the sharp bending of the DNA helix centered at the lesion site (thymine dimer, thymine glycol); and (c) the flipping-out base on the strand complementary to the lesion (8-oxoguanine). The specific values of electrostatic interaction energy were found at the lesion sites (thymine dimmer: -10kcal/mol, thymine glycol: -26kcal/mol, 8-oxoguanine: -48kcal/mol).