シンクロトロン放射を用いた放射線DNA損傷の分光学的研究

使用同步加速器辐射对辐射 DNA 损伤进行光谱研究

• 批准号: 15651023
• 负责人: 横谷 明徳
• 金额: $ 2.3万
• 依托单位: Japan Atomic Energy Agency
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• 财政年份: 2003
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2003 至 2005
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-15651023/
• 关键词: シンクロトロン放射; 放射線DNA損傷; 電子常磁性共鳴; ラジカル; 内殻光励起; DNA鎖切断; モンテカルロシミュレーション; 円偏光軟X線二色性; 放射光; EPR; グアニン; DNA損傷; 脱離イオン; DNA修復酵素; ESR; 酸化的塩基損傷; グリコシレース; 内殻共鳴励起

本研究では、放射線の直接効果によるDNAの損傷過程を、DNA中の特定元素を狙い撃ちができるシンクロトロン軟X線ビーム(以下軟X線)を用いることで解明することを目的としている。本年度はDNA塩基の蒸着薄膜試料を作成し、短寿命の塩基ラジカルをESRにより測定した。その結果、薄膜にわずかに水分子が吸着すると塩基ラジカルの収率が減少することを、窒素及び酸素のK吸収端の軟X線を利用することで新たに見出し、損傷過程においてDNAと配位水層との間の電荷交換相互作用が介在することが示された。一方、これまでに軟X線を用いて実験的に得られているDNAの1本鎖切断、2本鎖切断及びFpgなどの塩基除去修復酵素との反応で可視化された酸化的塩基損傷の収率について、モンテカルロシミュレーションによる理論的な解析を進め、特定元素の内殻吸収によりクラスター化した複雑なDNA損傷が生じることを明らかにした。さらに、軟X線と同様に高密度励起・電離を与えるイオンビームについても、研究当初には予定されていなかったが同様な実験を進め高LET放射線によるDNA損傷収率を得ることができた。また細胞レベルでの修復応答を調べるための新しい実験方法として、大腸菌の塩基除去修復酵素欠損株に損傷を含むDNAを適当なベクターで導入し、修復反応をさせた後に再び細胞からDNAを回収して損傷の修復度合いを測定する方法を確立した。この方法により、ふたつの塩基損傷からなるクラスター損傷により、修復欠損株では突然変異率が極めて増大することが明らかになった。さらにDNAとタンパク質がクロスリンクするタイプの損傷を調べる目的で、アミノ酸の薄膜に対する軟X線照射及びHPLC法による照射生成物の分析を行ない、光学異性アミノ酸に関する円偏光軟X線二色性スペクトルの測定に世界で初めて成功するとともに、アミノ酸同士が重合した二量体が生成することを確認した。

This study aims to clarify the process of DNA damage caused by direct effects of radiation and specific elements in DNA. This year, the preparation and ESR measurement of DNA base evaporation film samples were carried out. As a result, the absorption rate of water molecules in thin films has decreased, and the use of soft X-rays at the K absorption end of DNA molecules has been shown. In addition, the results obtained by soft X-ray analysis show that DNA 1-lock cleavage, DNA 2-lock cleavage and Fpg radical removal repair enzymes can be visualized and acidified radical damage recovery rate can be improved. In addition, soft X-rays and high-density excitation, ionization, and research were initially determined to increase the DNA damage rate due to high-LET radiation. A new method for regulating the repair response of cells was established. A method for measuring the repair response of cells containing DNA was established after the introduction of DNA into defective strains of E. coli. This method is used to repair the damage caused by the damage to the foundation. The rate of sudden change increases. For the purpose of modulating DNA damage, the analysis of irradiation products by soft X-ray irradiation and HPLC with acid thin film was carried out. Optical anisotropy was determined by polarized soft X-ray dichroism with acid thin film.

项目成果

Comparative radiation tolerance based on the induction of DNA double-strand breaks in tobacco BY-2 cells and CHO-K1 cells irradiated with gamma rays

基于伽马射线照射烟草 BY-2 细胞和 CHO-K1 细胞 DNA 双链断裂诱导的辐射耐受性比较

• 发表时间: 2005
• 期刊: Radiation Research 163
• 作者: 横谷 明徳;渡邊 立子;Masahito Tanaka;Fumie Kaneko;Kazumich Nakagawa;Yuichiro Yokota
• 通讯作者: Yuichiro Yokota

放射線による生体影響の物理化学過程

辐射生物效应的物理化学过程

• 发表时间: 2004
• 期刊: 電気学会技術報告 -SR・FELが拓くナノとバイオの新領域- (電気学会量子放射光プロセス技術調査専門委員会編集) 970
• 作者: 横谷 明徳

放射線化学のすすめ(日本放射線化学会編)

放射线化学推荐书（日本放射线化学会编）

• 发表时间: 2006
• 作者: 横谷 明徳;横谷 明徳;渡邊 立子
• 通讯作者: 渡邊 立子

内殻励起によるDNA塩基ラジカル生成機構

内壳层激发产生DNA碱基自由基的机制

• 发表时间: 2004
• 期刊: 放射光 17
• 作者: 横谷 明徳

放射線によるクラスターDNA損傷の生成機構

辐射引起的簇状DNA损伤产生机制

• 发表时间: 2005
• 期刊: 放射線生物研究 40
• 作者: N.;Shikazono;鵜飼正敏;鵜飼正敏;鵜飼正敏;M.Ukai;Akinari Yokoya;Ayumi Urushibara;鹿園 直哉;M.Ukai;M. Tanaka;F. Kaneko;K. Nakagawa;横谷明徳
• 通讯作者: 横谷明徳