Mutagenic potential of non-DSB clustered damage containing 8-oxoG and single strand break

非二本鎖切断型クラスター損傷(8-oxoGと鎖切断)の突然変異誘発

野口 実穂; 漆原 あゆみ*; 横谷 明徳; 鹿園 直哉

Noguchi, Miho; Urushibara, Ayumi*; Yokoya, Akinari; Shikazono, Naoya

クラスターDNA損傷は12ヘリカルターン(1020bp)に2個以上の損傷を生じたものと定義される。電離放射線により生成されるクラスターDNA損傷の中で二本鎖切断は細胞死や染色体異常に直結する損傷と考えられており、その生成効率や修復効率,修復過程やシグナル伝達に至るまで研究が進んでいる。しかし、非二本鎖切断型クラスター損傷においては高い生物効果が予測されるが、損傷の検出が難しく、研究がほとんど進んでいない。本研究では塩基損傷に鎖切断を伴う複雑な損傷について、2種のDNAグリコシラーゼを欠損した大腸菌株を用いて突然変異誘発を検討した。8-oxoGと相補鎖の鎖切断とによるクラスター損傷の場合、8-oxoG単独の損傷よりも突然変異誘発率が上昇した。しかし、8-oxoGと鎖切断とが同一鎖上にあるクラスター損傷では8-oxoG単独の損傷に比べ突然変異誘発率の顕著な上昇は認められなかった。以上から(1)8-oxoGと相補鎖の鎖切断の場合、相補鎖の鎖切断が8-oxoGの修復を阻害する。(2)同一鎖の場合、8-oxoGは鎖切断の修復に伴い除去されている可能性があることが考えられ、8-oxoGと鎖切断とのクラスター損傷では鎖切断が二本鎖のどちらに存在するかにより突然変異誘発率が大きく変化することが示唆された。

Clustered DNA damage is defined as two or more lesions induced within 1-2 helical turns (10-20bp) of DNA. Ionizing radiation-induced DNA damage, especially DNA double strand breaks (DSB) are considered to be a major factor for radiation induced chromosomal aberration and cell death. Many studies have shown the experimental evidence of DSB induction and its repair efficiency, as well as intracellular signal transduction caused by DSB. It is predicted that the non-DSB clustered damage shows high biological effects. It is, however, technically difficult to directly detect non-DSB clustered damage site as well as its effect in living cells. In this study, we investigated the potential of single strand break (SSB) to influence the mutagenicity of 8-oxoG in Escherichia coli. The mutation frequency of 8-oxoG was enhanced by the SSB situated on opposite strand. When SSB was present in tandem on the same strand of an 8-oxoG, however, these clustered damages showed lower mutation frequency than a single 8-oxoG lesion. These results suggest that SSB opposed to 8-oxoG have an inhibitory effect on repair of 8-oxoG, but that, in the case of 8-oxoG and SSB positioned in tandem, 8-oxoG can be removed, at least partly, by the repair process of SSB. We propose that the mutagenic potential of 8-oxoG depends on whether SSB is located on either strand, same or opposite, to 8-oxoG.