Unrepairable DNA damage site composed of clustered lesions along ion particle tracks

イオンビームにより誘発される難修復性のクラスターDNA損傷

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

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

イオンビームが誘発する突然変異誘発などの生物影響は、DNA上の数ナノメートル程度の局所に生じるクラスター損傷であることが指摘されている。われわれは、クラスター損傷の修復阻害を調べるため、高水和状態のプラスミドDNAにイオンビーム(LET=20-500keV/m)を照射し、生じた1本鎖切断(SSB)と2本鎖切断(DSB)を定量するとともに、照射試料に対して実際の損傷塩基除去修復酵素を反応させ、損傷塩基の除去活性の阻害の程度を調べた。さらに、クラスター部位で多重に生じたSSBを検出するためにDNAの変性を利用する新しいアッセイ法を開発し、TIARAから得られるHeイオンを照射したDNAについて調べた。その結果、SSB収率はほとんどビームの性質に依存しなかったのに対してDSBはビームのLETに複雑に依存し、さらに塩基除去修復酵素の活性はLETの増大とともに劇的に減少した。一方、多重SSBはほとんど生じていないことがわかった。これらの結果は、クラスター損傷部位にはDSBが生成する場合を除き、SSBは多重には生成せず、一つのSSBと複数の塩基損傷あるいは塩基損傷のみで構成されていることが示唆された。

It has been indicated that ion particle irradiation to living cells causes a clustered DNA damage site, defined as two or more lesions formed within a few nano meters, in a cell nuclei. The clustered damage is less readily repaired by enzymatic repair system so that it induces biological effects, such as mutation induction. We have studied the mechanism of clustered damage induction by biochemical approaches using closed circular plasmid DNA as a model molecule to be irradiated with He ions from TIARA. We have used base excision repair proteins as enzymatic probes to quantify base lesions. We have also applied a novel method using DNA denaturation to visualize multiple single strand breaks which hardly be detected by conventional method. Our recent results will be reported in this seminar.