軟X線照射後に生成するDNA鎖切断末端の分子化学構造の定量化

軟X線照射によるDNA鎖切断や塩基損傷の生成過程について、その定量的評価が本研究の主な目的である。本年度はSPring-8軟X線ビームラインにおいて、プラスミドDNA(pUC18)薄膜に対して、単色軟X線照射を行い、塩基除去修復酵素(EndoIIIやFpg)処理をおこない、鎖切断および塩基損傷の定量を行った。照射エネルギーとして、270,380,435,560および760eVを選択した。それぞれ、炭素K殻吸収端前、炭素K殻吸収端後、窒素K殻吸収端後、酸素K殻吸収端後およびリンK殻吸収端前のエネルギーの相当する。照射後試料をTE緩衝液で回収し、主鎖切断によるコンフォメーション変化をアガロース電気泳動法により調べた。また、酸化的塩基損傷の収率はFpg及びEndoIIIの二種類の塩基除去修復酵素(グリコシレース)で処理(37℃、30min)し、酵素の持つAPエンドヌクレース活性により塩基損傷部位を主鎖切断に変換することで定量化した。得られた一本鎖切断(ssb)および塩基損傷の照射エネルギー依存性から、270,380および435eVの主鎖切断およびグリコシレースで認識される塩基損傷の収率はほぼ一定であるのに対し、酸素K殻吸収端より高エネルギー側の560および760eVではその収率の顕著な増加が見られた。また、グリコシレースで認識される塩基損傷の収率では窒素K殻吸収端前(380eV)で収率が極少値を示し、窒素およびK殻吸収端後(435および560eV)では塩基損傷収率の増加が見られた。我々の軟X線を用いた分光学的研究において、酸素K殻光吸収によるグアニン塩基の酸素K殻励起領域での特徴的なラジカル生成や、糖(デオキシリボース)分子の分解が確認されており、今回確認された560eVでの顕著な鎖切断や塩基損傷の収率の増加の原因のひとつとして、DNA分子中の酸素K殻光吸収による上記のようなラジカル過程及び化学結合の解離と引き続き起こるイオンの脱離が考えられる。これらの結果を7月にボストンで開催された6th Auger Symposium: An International Symposium on Physica1, Molecular, Cellular, and Medical Aspects of Auger Processesおよびサンフランシスコで開催された13th International Congress of Radiation Researchにおいて口頭発表するとともに、発表内容を学術論文にまとめ、現在Int. J. Radiat. Bio1.に投稿査読中である。また、10月に宇治市で開催された第50回放射線化学討論会および11月に東海村で開催されたThe 7th International Symposium on Advanced Science Research; Charged Particle and Photon Interaction with Matterにおいて発表を行った。

軟X線照射によるDNA鎖切断や塩基損傷の生成過程について、その定量的評価が本研究の主な目的である。本年度はSPring-8軟X線ビームラインにおいて、プラスミドDNA(pUC18)薄膜に対して、単色軟X線照射を行い、塩基除去修復酵素(EndoIIIやFpg)処理をおこない、鎖切断および塩基損傷の定量を行った。照射エネルギーとして、270,380,435,560および760eVを選択した。それぞれ、炭素K殻吸収端前、炭素K殻吸収端後、窒素K殻吸収端後、酸素K殻吸収端後およびリンK殻吸収端前のエネルギーの相当する。照射後試料をTE緩衝液で回収し、主鎖切断によるコンフォメーション変化をアガロース電気泳動法により調べた。また、酸化的塩基損傷の収率はFpg及びEndoIIIの二種類の塩基除去修復酵素(グリコシレース)で処理(37℃、30min)し、酵素の持つAPエンドヌクレース活性により塩基損傷部位を主鎖切断に変換することで定量化した。得られた一本鎖切断(ssb)および塩基損傷の照射エネルギー依存性から、270,380および435eVの主鎖切断およびグリコシレースで認識される塩基損傷の収率はほぼ一定であるのに対し、酸素K殻吸収端より高エネルギー側の560および760eVではその収率の顕著な増加が見られた。また、グリコシレースで認識される塩基損傷の収率では窒素K殻吸収端前(380eV)で収率が極少値を示し、窒素およびK殻吸収端後(435および560eV)では塩基損傷収率の増加が見られた。我々の軟X線を用いた分光学的研究において、酸素K殻光吸収によるグアニン塩基の酸素K殻励起領域での特徴的なラジカル生成や、糖(デオキシリボース)分子の分解が確認されており、今回確認された560eVでの顕著な鎖切断や塩基損傷の収率の増加の原因のひとつとして、DNA分子中の酸素K殻光吸収による上記のようなラジカル過程及び化学結合の解離と引き続き起こるイオンの脱離が考えられる。これらの結果を7月にボストンで開催された6th Auger Symposium: An International Symposium on Physica1, Molecular, Cellular, and Medical Aspects of Auger Processesおよびサンフランシスコで開催された13th International Congress of Radiation Researchにおいて口頭発表するとともに、発表内容を学術論文にまとめ、現在Int. J. Radiat. Bio1.に投稿査読中である。また、10月に宇治市で開催された第50回放射線化学討論会および11月に東海村で開催されたThe 7th International Symposium on Advanced Science Research; Charged Particle and Photon Interaction with Matterにおいて発表を行った。