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

鎖切断と脱塩基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、電離放射線によってDNAへリックス二回転中に二つ以上の損傷が生じるものである。しかし、クラスターDNA損傷がどの程度、また、どのように生物影響を及ぼすのかに関しては不明な点が多い。本研究では、鎖切断及び脱塩基部位を両鎖のそれぞれに含むクラスターDNA損傷を用い、大腸菌野生株に形質転換し、形質転換効率を調べた。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。このことから、クラスターの大部分はプロセシングによりDSBを生じていることが示唆される。一方、損傷間の距離を離すと、形質転換効率は損傷がない場合と同程度になることが明らかとなった。しかし、形質転換効率の回復は損傷の相対的位置に依存し、損傷が互いに3'方向に位置するときのほうが5'方向に位置するときより長い損傷間距離が必要であった。このことは、クラスター損傷による生物効果はクラスターを構成する損傷の位置に強く依存することを示唆している。

Using a bacterial plasmid-based assay, we have studied the biological consequences of bistranded clustered damage sites which consist of a single strand break (SSB) and an apurinic/apyrimidinic (AP) site. We found significantly lower transformation frequencies for the clustered SSB + AP lesions (separated 1bp apart) than that for either a single SSB or a single AP site. When the two lesions were placed further apart (10-20 bp), both transformation efficiency and mutation frequency were comparable to those of the single lesions. The separation required for the recovery was dependent on the relative orientation of the comprising lesions. We further found this recovery, at least in part, required PolI activity. We suggest that a double strand break or a replication block is formed during the processing of the SSB + AP clusters and that DNA synthesis plays a significant role in determining its biological consequences.