Localization estimation of ionizing radiation-induced abasic sites in DNA in the solid state using fluorescence resonance energy transfer

蛍光共鳴エネルギー移動を用いた放射線誘発DNA脱塩基部位の局在性評価

赤松 憲; 鹿園 直哉; 齊藤 毅*

Akamatsu, Ken; Shikazono, Naoya; Saito, Takeshi*

DNAに生じた傷(DNA損傷)のほとんどは生物が有する損傷修復機構によって元通りに修復されるが、中には修復困難なタイプの傷があり、これが突然変異や発癌の原因になるといわれている。修復困難とされる損傷型のひとつに「クラスター損傷」(複数の損傷がDNA鎖上の狭い領域に集中的に生じている)がある。しかしながら、その化学構造・損傷局在性の程度・生成頻度等の実体はほとんど明らかになっていない。そこで我々は、クラスター損傷の実体、特に局在性を実験的に解明するために、蛍光共鳴エネルギー移動を利用した損傷位置局在性評価法(FRET法)の開発を行ってきた。検出対象の損傷には脱塩基部位(AP)を選び、FRET法を、種々の放射線(Co 線,ヘリウム・炭素イオンビーム)を照射した乾燥DNA試料に適用したところ、特に飛跡末端の炭素イオンビームでは、飛跡中でクラスター化した損傷が生じることが明らかとなった。

Clustered DNA damage is considered an important factor in determining the biological consequences of ionizing radiation. We here succeeded in estimating the localization of abasic sites (APs) in DNA irradiated with ionizing radiation using fluorescence resonance energy transfer (FRET) without any involvement of repair enzyme functions. A linearized plasmid was irradiated with Co -rays, the He beam, and the C beam in the solid state. A donor or acceptor fluorescent probe with a nucleophilic O-amino group was used to label APs. The results showed that the C beam likely produced close APs within a track. On the other hand, E values of Co -rays and the He beam were less than those of the C beam, increased with increasing AP density, and were slightly greater than those of randomly distributed APs.