DNA二本鎖切断の修復と細胞周期制御の放射線応答モデルの構築

Modeling of radiation responses of DNA double-strand-break repair and cell cycle control

服部 佑哉; 横谷 明徳; 渡辺 立子

Hattori, Yuya; Yokoya, Akinari; Watanabe, Ritsuko

放射線によって生成されたDNAの二本鎖切断(Double Strand Break: DSB)は、細胞周期の停止や細胞死、突然変異等を引き起こす。一方、細胞にはDSBを修復する機能が備わっており、そのメカニズムは、DSBの生成数が多い高線量域で調べられている。本研究では、これまでに明らかとなっているDSB修復の分子応答を基に、生成されるDSB数が少ない低線量放射線の条件におけるDSB修復と細胞周期変化を予測する。そのために、DSBの検知・修復に関わる分子応答と細胞周期制御に関わる分子応答を結びつけ、分子間の作用をネットワークで表現した数理モデルを構築する。モデルでは、分子が活性化した状態を"1"、活性化していない状態を"0"として表現する。また、他の分子への作用を、ネットワークで伝達され、状態を切り替えるスイッチとする。DSBの検知と修復の分子応答は、細胞周期のフェーズ(G1, S, G2, M期)によって異なるため、フェーズの遷移と共にネットワークの構造を時間変化させる。細胞周期の分子応答では、各フェーズで固有に活性化されるサイクリン等の分子が、フェーズごとに自動的に切り替わる仮想時計として表現する。仮想時計上のチェックポイントでは、DSBの検知・修復のネットワークの末端と連結し、ネットワークの出力によって仮想時計を一時停止することで、細胞周期の停止を表現する。発表では、構築したモデルのプロトタイプを紹介する。

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