Processing and biological consequences of clustered DNA damage containing a single strand break and an AP site

鎖切断とAP部位を含むクラスターDNA損傷のプロセシングと生物効果

鹿園 直哉; 野口 実穂; 漆原 あゆみ; O'Neill, P.*; 横谷 明徳

Shikazono, Naoya; Noguchi, Miho; Urushibara, Ayumi; O'Neill, P.*; Yokoya, Akinari

クラスターDNA損傷は、DNAへリックス二回転中に二つ以上の損傷が生じるものとして定義される。本研究では、鎖切断と脱塩基部位を含むクラスターDNA損傷を用いた。損傷を含むオリゴヌクレオチドをプラスミドに組み込んで大腸菌野生株に形質転換し、形質転換効率及び誘発突然変異を調べた。その結果、鎖切断及び脱塩基部位がそれぞれ単独であった場合に対し、鎖切断が脱塩基部位とクラスター化することで、形質転換効率は大幅に低下することが明らかになった。この低い形質転換効率はSOS応答を誘導することにより部分的に回復した。このことから、クラスターの大部分はプロセシングによりDSBもしくは複製阻害を生じているが、SOS誘導細胞ではそれに耐性を持つことが示唆される。また、クラスター損傷のプロセシングと生物効果はクラスターを構成する損傷の方向と距離に強く依存することが示唆された。

Clustered DNA damage, defined as two or more lesions within one to two helical turns of DNA by a single radiation track, is a unique feature of ionizing radiation. Using a bacterial plasmid-based assay, we have studied the biological consequences of bistranded clustered damage sites. We found significantly lower transformation frequencies for the clustered SSB + AP lesions (separated 1bp apart) than that for single lesions. The transformation efficiency of the cluster is in part restored in SOS-induced cells. These results imply that a double strand break or a replication block is formed during the processing of the cluster, but its presence could be partially tolerated in SOS-induced cells. We also found that the separation between the lesions required for the recovery depended on the relative orientation of the lesions.