イオンビーム照射により高水和DNAフィルム中に誘発されるDNA鎖切断,塩基損傷及びクラスター損傷収率のLET依存性

LET dependence of the yield of DNA strand breaks, base lesions and clustered damage sites induced in fully hydrated plasmid DNA films by ion particles

横谷 明徳; 牛込 剛史*; 田内 広*; 鈴木 雅雄*; 鶴岡 千鶴*; 野口 実穂; 藤井 健太郎; 鹿園 直哉; 渡辺 立子

Yokoya, Akinari; Ushigome, Takeshi*; Tauchi, Hiroshi*; Suzuki, Masao*; Tsuruoka, Chizuru*; Noguchi, Miho; Fujii, Kentaro; Shikazono, Naoya; Watanabe, Ritsuko

本研究では、放射線のトラック構造とDNA損傷の関連を明らかにするため、加速器施設から得られるHe, C及びNeイオンを試料DNAに照射し、誘発されたDNA損傷の線エネルギー付与(LET)依存性を調べた。特に水ラジカルを解さない直接効果に注目するため、高水和状態のプラスミドDNAをモデル照射試料分子として用いた。1本鎖切断はLETに大きくは依存しなかったのに対しグリコシレースで鎖切断に変換される塩基損傷は、LETの増加とともに激減した。これは高LET域では修復酵素の活性を妨げるような難修復性の損傷が生じることを示唆する。また同じLETであってもイオン種の違いにより損傷収率は異なった。一方2本鎖切断収率は、Heイオンでは20keV/mに極小値を持つがこれより高LET側では急激に収率が増大しCイオンでもその傾向があった。これに対しNeイオンでは調べた300-900keV/mの領域でほとんど変化はなかった。以上から難修復性DNA損傷の生成は、単純にLETのみに依存するではなく放射線のトラックの空間構造に深く関連していることが示唆された。

In order to clarify the characteristics of DNA damage induced by high LET radiation, the yields of strand breaks and base lesions induced in closed-circular plasmid DNA (pUC18) were measured after exposing to various kinds of radiation (He, Ne and C ions; 2 to 900 keV/m). Base excision repair enzymes were used to detect oxidative base lesions. The obtained results show that (1) the yield of prompt SSBs does not depend significantly on the LET, (2) whereas the yield of DSBs increases with increasing LET, (3) The yields of isolated nucleobase lesions detected by enzymes decrease drastically with increasing LET and (4) C and Ne ions induce less base lesions than He ions when compared in the same LET region. These results indicate that the yield of cluster of nucleobase lesions, which are less readily processed by the base excision repair proteins, depends not only LET but also ion species irradiated.