DNA damage induced by the direct effect of radiation

放射線の直接的なエネルギー付与により誘発されるDNA損傷

横谷 明徳; 鹿園 直哉; 藤井 健太郎; 漆原 あゆみ; 赤松 憲; 渡辺 立子

Yokoya, Akinari; Shikazono, Naoya; Fujii, Kentaro; Urushibara, Ayumi; Akamatsu, Ken; Watanabe, Ritsuko

電離放射線の生体への照射により細胞内のDNAに、放射線のエネルギーの直接付与(直接過程)及び拡散性の水ラジカルとの反応(間接効果)を通じて化学的変化(損傷)が生じる。このような損傷は、突然変異などの放射線生物照射効果を誘発する主要な原因の一つとされている。われわれのグループでは、まだ不明な点が数多くある直接効果に着目し、モデルDNA分子として選んだプラスミドDNAに照射したときの1本鎖切断,2本鎖切断及び塩基損傷の収率の放射線の線質依存性を調べた。特に塩基損傷については、塩基除去修復酵素をプローブとして用いて定量した。さらに損傷生成の詳細を調べるため、放射光軟X線ビームラインに設置したEPR装置を用いて短寿命の塩基ラジカルを測定した。これらの実験データを過去に報告されているデータと比較し、直接効果によるDNA損傷の生成機構について議論する。

Ionizing radiation induces a variety of damages in cellular DNA, which is thought to be the critical target of biological effects of radiation, by both direct energy deposition on DNA (direct effect) and reactions with diffusible water radicals (indirect effect). One of the goals of our study is to clarify the nature of DNA damage induced by direct effect. The yields of single- and double-strand breaks, base lesions and clustered damage induced in a plasmid DNA were measured after exposing to various kinds of radiation (ion particles; 20 to 500 keV/ , photons; 0.4 keV to 1.3 MeV). Base excision repair enzymes were used to detect the oxidative base lesions. In order to obtain more detailed insights into the physicochemical mechanism of DNA damage induction, short-lived base radicals by applying an EPR spectrometer at a synchrotron ultrasoft X-ray beamline. Experimental evidences obtained by these methods will be discussed in comparison with the previous plasmid data.