Computational simulation on DNA damage induction and repair

DNA損傷・修復過程の計算シミュレーション

斎藤 公明  

Saito, Kimiaki

DNAは放射線の生体影響の重要な標的であると考えられており、もしDNAに生じた損傷がうまく修復されないと生体への影響につながるため、DNA損傷・修復過程の機構を明らかにすることは放射線生物影響の解明上重要である。DNA損傷過程,修復の初期過程は短い時間に微小領域で起きるので、実験では観察することが難しくシミュレーション計算を用いた研究が重要な役割を果たす。ここでは、新クロスオーバー研究の一環として、DNA損傷過程をモンテカルロ計算により、修復過程を量子計算及び分子動力学計算によりシミュレーションし、損傷・修復過程の基礎メカニズムについて調べた研究成果について紹介する。DNA損傷過程に関しては、今期は特に高LET放射線に焦点をあてた研究を進めてきたが、これまでに陽子線,線,中性子線に対する飛跡構造計算コードが完成している。DNA修復過程に関しては、今期は修復され難い損傷として二本鎖切断及びクラスター損傷を取り上げ、これらの損傷修復が始まる機構について研究している。これらの成果についてまとめて発表を行う。

DNA is regarded as the major cellular target in biological radiation effects, and DNA damages could cause biological consequences, if they are not properly repaired. The DNA damage induction and repair have been investigated using computational simulation with precise models at a molecular level. Concerning the DNA damage induction, DNA damage induction are simulated using a Monte Carlo method. Especially, in this crossover research project period, the simulation codes have been developed for high-LET radiation So far, it has been confirmed that the energy deposition processes can be properly simulated by the developed codes. In the DNA repair process, the interaction mechanisms of damaged DNA with repair enzymes have been studied using a Molecular Dynamics simulation. In this crossover research period, the study is focused on the complex damages considered to be difficult to repair. These results will be summarized in the presentation.