抗ガン剤とX線との相乗効果によるDNA切断の塩基レベルでの位置特異性の同定

Study of supra-additive effect by chemical agent association and X-ray irradiation on the DNA damage in base level

五十嵐 翔祐; 大貫 敏彦; 坂本 文徳  

Igarashi, Shosuke; Onuki, Toshihiko; Sakamoto, Fuminori

本研究では白金製剤を結合させたDNAにX線を照射し、サンガー法を用いた切断位置特定法により、DNAの一塩基レベルでの切断位置を特定し、相乗効果を塩基レベルで解明することを目指す。DNAにX線を100Gy照射すると、切断が確認できる。しかしこの切断には塩基特異性が見られなかった。シスプラチンを結合させてX線を照射しないDNAでは、塩基レベルでの切断は起きていなかった。一方、シスプラチンを結合させたDNAに100GyのX線を照射した場合、X線を照射した場合の切断位置に加え、新たな位置での切断を確認した。その切断位置は、DNAのアデニンとグアニンの位置に一致した。さらに、DNAのすべてのアデニンとグアニンの位置で切断が起きているわけではなかった。また、シスプラチンを結合させたDNAへのX線照射量を150Gyに増加させても、切断位置がほぼ同じであることを確認した。これらのことから、シスプラチンの存在によりX線による塩基レベルでの新たな切断が生じること、及び切断位置が、シスプラチンが結合している位置に特異的であることが明らかとなった。Zhengら(2008)は、シスプラチンの白金原子に放射線が当たったときに発生する二次電子がDNAに損傷を与えるために、DNAの損傷が増加することを示唆している。われわれの結果は、白金原子で発生した二次電子がシスプラチンの結合したアデニンとグアニンに作用して切断する可能性を示している。

We have found specific base positions in the DNA cleavage by the irradiation of X-rays after association of a cisplatin with DNA. In cancer therapy it is well known that application of X-rays radiation with cisplatin dosage enhances the anti-cancer effect. However, the mechanism of enhancement in the anti-cancer has not been elucidated in the level of DNA base. We have developed a new approach for the determination of the DNA cleavage position using the Sanger method. Here we have specified the positions of base cleaved by X-ray radiation with cisplatin association with DNA. The cleavage patterns of the DNA irradiated by X-ray show that the DNA was cleaved by 100 Gy irradiation, and the four kinds of bases were cleaved. Ciplatin associated DNA without the irradiation was not cleaved. On the other hand, the ciplatin associated DNA specifically enhanced the cleavage at the bases of "guanine" and "adenine". When the irradiation increased to 150 Gy, the specific cleavage at the "guanine" and "adenine" were still detected. These results indicate that supra-additive effect by cisplatin association and X-ray irradiation on the DNA damage was caused by the specific cleavage at the base positions of "guanine" and "adenine".