放射光単色軟X線によりDNA中に生じる主鎖切断収量及び修復酵素をプローブとして用いた塩基損傷の定量

Quantification of DNA strand breaks and base lesions using excision repair enzyme as a plobe induced by monochromatic ultrasoft X-rays

藤井 健太郎; 横谷 明徳; 鹿園 直哉

Fujii, Kentaro; Yokoya, Akinari; Shikazono, Naoya

軟X線照射によって乾燥DNA中に生じる分子主鎖切断及び酸化的塩基損傷の収率を定量化した。試料となるDNAフィルムは真空乾燥機中に30分保持することでDNA分子周囲の水和水を取り除いた。得られたフィルム状の試料(6.510g/cm)をSPring-8・BL23SUに設置されたイオン質量分析用真空チェンバに導入し、炭素,窒素及び酸素K殻励起領域の単色軟X線(270, 380, 435及び560eV)を室温で照射した。照射後試料をTE緩衝液で回収し、主鎖切断によるコンフォメーション変化をアガロース電気泳動法により調べた。また、塩基損傷の収率はFpg及びEndo IIIの二種類の塩基除去修復酵素(グリコシレース)で処理(37C, 30min)し、酵素の持つAPエンドヌクレース活性により塩基損傷部位を主鎖切断に変換することで定量した。得られた一本鎖切断(SSB)及び酵素で認識された塩基損傷(ESS)の照射エネルギー依存性をFigure 1に示した。270, 380及び435eVでは、SSB及びESSの両者とも収率がほぼ一定(1210/Gy/Da)であるのに対し、酸素K殻吸収端より高エネルギー側の560eVではこれらの収率が顕著に(2倍程度)増加した。

To investigate the K-shell photoabsorption effect on DNA damage, dry plasmid DNA (pUC18) films were irradiated with monochromatic soft X-rays. Four photon energies, 270, 380, 435, and 560eV, were chosen for the irradiation experiments. Plasmid DNA film irradiated in vacuum was analyzed by agarose gel electrophoresis to examine the conformational changes caused by strand breaks. The yields of base lesions were also determined by the post-irradiation-treatment of the DNA with enzymatic probes (Fpg and Endo III) which excise base lesions and visualize them as strand breaks. The strand break yield at 560eV was 2 times larger than those at other energies. This result suggests that oxygen photoionization may efficiently cause DNA damages through specific radical processes or degradation at sugar moiety.