細胞及び腫瘍に生じるクラスター損傷の可視化と修復機構の解明

放射線は飛跡に沿って分子を電離し、その結果、照射された細胞では、飛跡と重なるDNA部位に高密度な損傷（クラスター損傷、高複雑度DSB）が生じると考えられている。しかしこれまでに、高密度損傷の存在を実証した研究はなされていない。そこで、私たちはこれまでに原子間力顕微鏡（AFM）を用いて、クラスター損傷を個別に可視化・検出する方法を確立し、放射線を照射したプラスミドに生じた損傷の解析を行った。その方法を用いて、LETの増加に伴ってクラスター損傷を伴う損傷が増加することを明らかにした。前年度ではさらに、AFMによるDNA損傷の可視化分析技術を発展的に展開し、放射線を照射した細胞や腫瘍中のDNAでも検討する方法を確立した。その結果、細胞や腫瘍中に生じた塩基損傷、クラスターダメージ、DSB末端に塩基損傷を含む新たなDNA損傷の直接観察が可能となった。今年度はこの方法を用いてDNA修復欠損細胞(BER, NER,HR, NHEJ, FANC機構)で損傷毎の損傷の修復速度の検討を行い、クラスターダメージや高複雑度DSBがどのような修復機構で修復されるのか特定した。またクラスター損傷を含むモデル基質を調整し、精製DNAグリコシラーぜの働きを分析することで、複雑度の高いDNA損傷がどのように生成されるのか推測した。さらにこれらのDNA修復欠損細胞の放射線に対する感受性を求めることにより、個々のDNA損傷と細胞致死との関連性を考察した。

放射線は飛跡に沿って分子を電離し、その結果、照射された細胞では、飛跡と重なるDNA部位に高密度な損傷（クラスター損傷、高複雑度DSB）が生じると考えられている。しかしこれまでに、高密度損傷の存在を実証した研究はなされていない。そこで、私たちはこれまでに原子間力顕微鏡（AFM）を用いて、クラスター損傷を個別に可視化・検出する方法を確立し、放射線を照射したプラスミドに生じた損傷の解析を行った。その方法を用いて、LETの増加に伴ってクラスター損傷を伴う損傷が増加することを明らかにした。前年度ではさらに、AFMによるDNA損傷の可視化分析技術を発展的に展開し、放射線を照射した細胞や腫瘍中のDNAでも検討する方法を確立した。その結果、細胞や腫瘍中に生じた塩基損傷、クラスターダメージ、DSB末端に塩基損傷を含む新たなDNA損傷の直接観察が可能となった。今年度はこの方法を用いてDNA修復欠損細胞(BER, NER,HR, NHEJ, FANC機構)で損傷毎の損傷の修復速度の検討を行い、クラスターダメージや高複雑度DSBがどのような修復機構で修復されるのか特定した。またクラスター損傷を含むモデル基質を調整し、精製DNAグリコシラーぜの働きを分析することで、複雑度の高いDNA損傷がどのように生成されるのか推測した。さらにこれらのDNA修復欠損細胞の放射線に対する感受性を求めることにより、個々のDNA損傷と細胞致死との関連性を考察した。