A Novel technique using DNA denatureation to detect multiplly induced single-strand breaks in a hydrated plasmid DNA molecule by X-ray and He ion irradiation

X線及びHeイオンビーム照射により水和プラスミドDNA分子中に生じた多重1本鎖切断を検出するためのDNA変性を利用した新しい方法

横谷 明徳; 鹿園 直哉; 藤井 健太郎; 野口 実穂; 漆原 あゆみ

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

高LET放射線によりDNA上に多重1本鎖切断(m-SSBs)が生じることが予測されているが、これまでのプラスミドDNAをモデル分子として用いる手法ではその収率を過小評価してしまう可能性がある。なぜなら複数のSSBがDNAの同一鎖上あるいは2本鎖切断(DSB)にはならない程度離れた反対鎖上に生じた場合はこれを検出することができないためである。われわれはDNA変性を利用した新しいm-SSBsの検出法を開発してきた。この方法では、m-SSBsは1本鎖DNAの分子量変化として電気泳動法により定量される。今回X線及びHeイオンビームが照射された水和pUC18プラスミドDNA中に生じたm-SSBsを定量した。得られた結果は、実験の分解能の範囲内で(140塩基)1本鎖DNAの半分は無傷で残っているというものであった。これは当初の予想に反し、高LET放射線照射であってもm-SSBs損傷は140塩基対を超えた領域には広がらないことを示唆している。

Multiple single-strand breaks (m-SSBs), which are predicted to be preferentially induced by high LET radiation, would be underestimated if one uses the conventional method using plasmid DNA, because m-SSBs will not cause additionally conformational changes if they are on the same or on the opposite strand but separated each other sufficiently so as not to induce a double strand break. In order to observe the invisible m-SSBs, we have developed a novel technique using DNA denaturation. The m-SSBs arising in both strands of DNA are revealed as molecular size change in single strand DNA (SS-DNA) by gel electrophoresis. We have applied this method to the X- and He ion irradiated sample of hydrated pUC18 plasmid DNA. A half of SS-DNA population remains as intact within the experimental resolution ( 140 bases) for both irradiations. Contrary to our initial expectation, these results indicate that SSBs are not multiply induced over 140 bp even by high-LET irradiation.