光子及びイオン粒子照射により生じるDNA鎖切断及び塩基損傷の収率のLET依存性

DNA damages induced by photons and ion particles with various LETs

横谷 明徳; 牛込 剛史; 鹿園 直哉; 藤井 健太郎; 漆原 あゆみ; 鈴木 雅雄*; 田内 広*; 渡辺 立子

Yokoya, Akinari; Ushigome, Takeshi; Shikazono, Naoya; Fujii, Kentaro; Urushibara, Ayumi; Suzuki, Masao*; Tauchi, Hiroshi*; Watanabe, Ritsuko

本研究の目的は、放射線によるエネルギー付与の空間構造とDNA損傷の性質の関連を明らかにすることである。高水和状態のDNA薄膜を照射試料とし、ラジカル補足剤濃度を変えた溶液試料に対する軟X線(150kVp)照射による1本鎖切断(SSB)収率との比較を行った。次に高水和DNA試料に対してさまざまなイオン粒子を照射し、生じたSSBと2本鎖切断(DSB)に加え、8-oxoGなど塩基除去修復酵素(EndoIII(Nth)及びFpg)処理によりSSBに変換され得る酸化的塩基損傷と、これらがクラスター化してDSBとして検出される損傷の収率を調べた。その結果、(1)細胞内環境では全SSB収率のうち約30%が直接効果により生じること,(2)SSB収率はほとんどビームの性質に依存しないがDSBは複雑に依存すること,(3)酵素処理により検出される塩基損傷は軟X線領域で最大となるがLETの増大とともに劇的に減少し、(4)同じLET領域でもイオンビームに比べ光子の方が高い塩基損傷収率を与え、さらに(5)すべての放射線照射でFpgよりNth処理の方が有意に大きなSSB収率を与えることが明らかになった。

The yields of single- and double-strand breaks (SSB and DSB), base lesions and clustered damage induced in DNA were measured after exposing to various kinds of radiation. To focus on the effect of direct energy deposition from radiation track, we prepared hydrated DNA as well as solution sample with various scavenging capacities. Base excision repair enzymes, EndoIII and Fpg, were used to detect oxidative base lesions. The obtained results show that (1) the yield of directly induced SSB by the soft X-irradiation is about 30 percent of total SSBs in a cell mimetic condition and (2) the SSB yield does not significantly depend on the quality of radiation. On the other hand, (3) the yields of base lesions show a maximum by soft X-irradiation and drastically decreases with increasing of LET. (4) Soft X-rays are more effective in inducing base lesions than ions with similar LET, and (5) EndoIII treatment gives significantly higher SSB yield than those by Fpg treatment.