Enzyme kinetic analysis of DNA cleavage site induced by ultrasoft X- and cobalt-60 -rays

超軟X線及びコバルト60線照射によって生じるDNA鎖切断末端の酵素反応速度論的解析

赤松 憲

Akamatsu, Ken

超軟X線領域の光子がDNA構成原子に吸収された際に放出される低エネルギー電子は、重篤なDNA損傷を引き起こす可能性がある。本研究は、超軟X線によって生じる鎖切断等の損傷パターンが、標準線源であるCo-60線の場合とどのように違うかを明らかにしようとするものである。その方法の一つとして蛇毒ホスホジエステラーゼSVPD(DNA分解酵素の一つ)を用いた方法を検討したので報告する。SVPDはDNAの3'OH末端から逐次5'デオキシヌクレオチドモノマーを切り出す活性を有しているが、3'にリン酸残基が残っている末端は認識できない。したがって脱リン酸酵素でDNA鎖切断末端を処理したDNAとしていないDNAでは、反応初期の基質(3'OH末端)濃度の違いを反映してSVPDによるDNA分解速度が異なるはずである。また、SVPDの処理速度には、損傷ヌクレオチドの存在,2重鎖切断端の突出度等の情報も含まれると考えられる。

Low-energy electrons emitted from DNA constituent atoms after irradiation with ultrasoft X-rays (USX) have been suggested to tend to form severe DNA damage. The aim of this study is to clarify the difference of DNA damage such as a cleavage pattern directly induced by USX from that by Co-60 -rays. USX- irradiation was performed using a beamline BL23SU at SPring-8. To characterize the cleavage sites, digestion velocity of the irradiated DNA pretreated with or without calf intestinal alkaline phosphatase by snake venom phosphodiesterase (SVPD) was measured. SVPD is an exonuclease producing a deoxynucleoside-5'-monophosphate one after another from a 3'OH terminal. The alkaline phosphatase treatment enables some of the SVPD-resistant sites to be digestive by SVPD. The initial digestion velocity is expected to give us information about the cleavage sites such as the amount, the chemical structure and the degree of overhang at the dsb sites. In this presentation, we will discuss variations of DNA cleavage produced by ionizing radiations, suggested by the experiments based on enzyme reaction kinetics.