The Affinity of close-two-damaged DNA and repair enzyme hOGG1

二つの損傷を持つDNAと修復酵素hOGG1の結合力に関する研究

樋口 真理子; Pinak, M.

Higuchi, Mariko; Pinak, M.

放射線により損傷が10から20ベースペア以内に複数の損傷が生じることがあり、これをクラスター損傷と呼ぶ。修復酵素hOGG1はDNA上の損傷残基である8オキソグアニンを修復する酵素だが、8オキソグアニンの相補鎖上の数ベースペア離れた位置に一本鎖鎖切断がある場合、修復が阻害されることが実験によりわかっている。8オキソグアニンと他の損傷の相対位置により修復率が変わるが、その原因は明確ではない。本研究では、クラスター損傷DNAと修復酵素hOGG1の分子動力学シミュレーションを行い、結合力を推定した。クラスター損傷のモデルとして8オキソグアニンと一本鎖鎖切断の二つを含むDNAを用いた。8オキソグアニンをDNAの中央に配置し、鎖切断を8オキソグアニンから見てそれぞれ1, 3ベースペア離れた位置に配置した。推定した結合力の相対値は、修復確率の実験結果と定性的に矛盾のない値が得られた。この結果は修復確率がDNAと酵素hOGG1との結合力を反映していることを支持する。さらに、結合状態の詳細を調べ、hOGG1の結合面の形が、二つの損傷の相対位置による結合力の変化をもたらしていることがわかった。

Ionizing radiation leads to clustered DNA damage sites, which are defined as two or more single lesions induced within 10-20 base pairs (bp). In general, these sites are repaired with less efficiency than single lesions. So far the detail mechanism of repair of multiple lesions is not known. A cluster damage containing a single strand break (SSB) within a few base pairs opposite to a 8-oxo-7,8-dihydroguanine (8oxoG) is one example of damage that is difficult to repair by hOGG1. In this study, we present results of molecular dynamics simulation of the complex of hOGG1 and cluster damaged DNA. We prepared the several damaged DNA models which are varied relative location between the SSB and the 8oxoG. According to the estimated binding free energy, the affinity between hOGG1 and the damaged DNA was qualitatively compatible with the probability of excision of 8oxoG by hOGG1. This result supported the relation between inhibition effects by cluster damaged DNA.