The Yield, processing, and biological consequences of clustered DNA damage induced by ionizing radiation

電離放射線により誘発されるクラスターDNA損傷の収率,プロセシング、及び生物効果

鹿園 直哉; 野口 実穂; 藤井 健太郎; 漆原 あゆみ*; 横谷 明徳

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

クラスターDNA損傷は、電離放射線照射により電離や励起が空間的に不均一に生じることに由来して、ある確率で多数のDNA損傷が局所的に密集(クラスター化)したものであり、二本鎖切断型と非二本鎖切断型に大別される。電離放射線によって生じる二本鎖切断は、細胞死や染色体異常といった生物学的なendpointに深く関連し生物学的に重要な損傷と考えられてきた。そのため、二本鎖切断の生成効率,修復効率さらには修復過程やシグナル伝達に至るまで、これまでに膨大な研究の蓄積がある。一方、非二本鎖切断型クラスターDNA損傷も生物効果が高いと考えられていたにもかかわらず、その検出が難しいことから研究がなかなか進まなかった。しかしながら、検出法の進展に伴い、近年研究が活発に行われてきている。非二本鎖切断型のクラスターDNA損傷が、(1)放射線によってどのくらい生成され、(2)どのようにプロセシングされるのか、(3)生物効果に関連するのか、という点に焦点を当てて研究の現状をまとめた。

After living cells are exposed to ionizing radiation, a variety of chemical modifications of DNA are induced either directly by ionization of DNA or indirectly through interactions with water-derived radicals. Clustered DNA damage, which is defined as two or more of such lesions within one to two helical turns of DNA induced by a single radiation track, is considered to be a unique feature of ionizing radiation. A double strand break (DSB) is a type of clustered DNA damage. Formation and repair of DSBs have been studied in great detail over the years as they have been linked to important biological endpoints. Although non-DSB clustered DNA damage has received less attention, there is growing evidence of its biological significance. This review focuses on the current understanding of (1) the yield of non-DSB clustered damage induced by ionizing radiation (2) the processing, and (3) biological consequences of non-DSB clustered DNA damage.