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2012 Fiscal Year Research-status Report

非DNAに対する放射線損傷に伴う生物影響の検討

Research Project

Project/Area Number 24651057
Research InstitutionJapan Atomic Energy Agency

Principal Investigator

藤井 健太郎  独立行政法人日本原子力研究開発機構, 先端基礎研究センター, 研究副主幹 (00360404)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 秋光 信佳  東京大学, 学内共同利用施設等, 准教授 (40294962)
藤井 紳一郎  独立行政法人産業技術総合研究所, 計測標準研究部門, 研究員 (10415739)
加藤 大  独立行政法人産業技術総合研究所, バイオメディカル研究部門, 研究員 (80533190)
月本 光俊  東京理科大学, 薬学部, 助教 (70434040)
成田 あゆみ  独立行政法人日本原子力研究開発機構, 先端基礎研究センター, 博士研究員 (50633898)
Project Period (FY) 2012-04-01 – 2014-03-31
Keywords放射光 / 非DNA / ATP / 軟X線 / 生物効果
Research Abstract

本研究では、非DNA性の核酸生体分子であるRNA分子が、放射線によって損傷した場合の生体影響を多角的に解析し、どのような生物学的効果を示すかをin vitro およびin vivo実験で検証することが目的である。リボ核酸の一種であるアデノシン三リン酸(ATP)は、生体エネルギー供与物質として多様な生化学反応へエネルギーを供与している。さらに、遺伝情報の仲介物質であるメッセンジャーRNAを合成するための基質でもあるため、遺伝子情報の正確な発現にも重要な働きをしている。そのため、ATPの塩基部位に生じる僅かな分子変異が、このRNA合成にも深く関わり、突然変異や発がんの原因となる可能性がある。そこで、本課題では、DNA以外の分子が損傷を受けた場合に引き起こす生物効果を指標としてATPの生化学機能を網羅的に解析する。
放射線照射によるATP分子の変化に伴った分子変異の分析や生物学的効果の分析を行うためには、未照射試料において分子の分解を抑えることが必要である。さらに、放射線によって生じた分子分解は全体の数%程度以下であることが予想されるため、極微量の分子変化を定量する必要がある。そのために、平成24年度はATP溶液について、放射線を照射しない状態で安定な試料条件を検討した。その結果、溶液状態においてリン酸基の脱離が起こらないTrisバッファーの濃度やATPの濃度の最適化を行うことができた。ATP分子の分解については、質量分析、軟X線吸収スペクトルおよび電気化学分析により行い、生物学的効果については、ATPのルシフェラーゼ活性、および細間情報伝達能力を定量することのできる、P2Y受容体活性により分析を行った。上記の最適条件を用いて、γ線照射あるいは軟X線照射による細胞間情報伝達およびATP分子変異の解析を行い、放射線照射による分子変化の同定や生物学的効果の解析を行った。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

平成24年度は計画時に予定していた放射光を用いた実験及び照射試料の質量分析や電気化学分析による分子構造変異の同定実験について概ね順調に遂行することができた。また、生物学的効果を検証する実験においても実験条件の最適化を行うことができ、試験的な結果について、論文発表や学会発表などを行うことができた。

Strategy for Future Research Activity

平成24年度の研究について、計画に基づいて概ね順調に研究が進んでおり、今後の研究は研究計画に従って、放射光実験、および照射試料の分析実験による評価、そして、照射試料の生物学的評価を行い論文や学会などに発表する予定である。

Expenditure Plans for the Next FY Research Funding

平成24年度の研究は主に試験的な実験を行った。その結果に基づいて次年度以降は、より定量的な実験データの分析を行う。最終年度はその定量的な評価をまとめ、論文や学会等での発表を行う。また、研究代表者及び分担者らにおいて議論を重ね、次年度には、最新の実験技術を駆使することにより、試料溶液に対する放射光照射および照射中の電気化学分析を行うことを検討している。そのため、当初予定していた分析装置の高度化を一部中止して、新たな装置の開発に向けるため、一部の助成金を繰り越して次年度に執行する。

  • Research Products

    (23 results)

All 2013 2012 Other

All Journal Article (9 results) (of which Peer Reviewed: 9 results) Presentation (14 results) (of which Invited: 1 results)

  • [Journal Article] A coupling system of capillary gel electrophoresis with inductively coupled plasma-mass spectrometry for the determination of double stranded DNA fragments2013

    • Author(s)
      S. Fujii, K. Inagaki, S. Miyashita, K. Nagasawa, K. Chiba, A. Takatsu
    • Journal Title

      Metallomics

      Volume: 5 Pages: 424-428

    • DOI

      10.1039/c3mt00057e

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Induction of DNA damage, including abasic sites, in plasmid DNA by carbon ion and X-ray irradiation2013

    • Author(s)
      T. Shiina, R. Watanabe, I. Shiraishi, M. Suzuki, Y. Sugaya, K. Fujii, A. Yokoya
    • Journal Title

      Radiation and Environmental Biophysics

      Volume: 52 Pages: 99-112

    • DOI

      10.1007/s00411-012-0447-4

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Role of TRPM2 and TRPV1 cation channels in cellular responses to radiation-induced DNA damage2013

    • Author(s)
      K. Masumoto, M. Tsukimoto, S. Kojima
    • Journal Title

      Biochimica et Biophysica Acta

      Volume: Vol.1830 Pages: 3382-3390

    • DOI

      10.1016/j.bbagen.2013.02.020

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Observation of cleavage in DNA and nucleotides following oxygen K-shell ionization by measuring X-ray absorption near edge structure2012

    • Author(s)
      K. Fujii, Y. Fukuda, A. Yokoya
    • Journal Title

      Int. J. Radiat. Biol.

      Volume: 88 Pages: 888-894

    • DOI

      10.3109/09553002.2012.703363

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Development of a simulation method for dynamics of electrons ejected from DNA molecules irradiated with X-rays2012

    • Author(s)
      T. Kai, M. Higuchi, K. Fujii, R. Watanabe, A. Yokoya
    • Journal Title

      Intetnational Journal of Radiation Biology

      Volume: Vol.88 Pages: 928-932

    • DOI

      10.3109/09553002.2012.708086

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Involvement of connexin43 hemichannel in ATP release after γ-irradiation2012

    • Author(s)
      Y. Ohshima, M. Tsukimoto, H. Harada, S. Kojima
    • Journal Title

      Journal of Radiation Research

      Volume: Vol.53 Pages: 551-557

    • DOI

      10.1093/jrr/rrs014

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Autocrine regulation of γ-irradiation-induced DNA damage response via extracellular nucleotides-mediated activation of P2Y6 and P2Y12 receptors2012

    • Author(s)
      N. Nishimaki, M. Tsukimoto, A. Kitami, S. Kojima
    • Journal Title

      DNA Repair

      Volume: Vol.11 Pages: 657-665

    • DOI

      10.1016/j.dnarep.2012.05.005

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Evaluation of Electrokinetic Parameters for All the DNA bases with Sputter Deposited Nanocarbon Film Electrode2012

    • Author(s)
      D. Kato, M. Sumimoto, A. Ueda, S. Hirono, O. Niwa
    • Journal Title

      Analytical Chemistry

      Volume: Vol.84 Pages: 10607-10613

    • DOI

      10.1021/ac301964e

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Modified high performance concentric nebulizer for inductively coupled plasma optical emission spectrometry2012

    • Author(s)
      A.S. Groombridge, K. Inagaki, K. Nagasawa, T. Okahashi, S. Fujii, A. Takatsu K. Chiba
    • Journal Title

      Journal of Analytical Atomic Spectrometry

      Volume: Vol.27 Pages: 1787-1793

    • DOI

      10.1039/C2JA30118K

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] スパッタナノカーボン薄膜電極における全核酸塩基の電気化学特性

    • Author(s)
      加藤大、隅本倫徳、上田晃生、廣野滋、丹羽 修
    • Organizer
      第72回分析化学討論会
    • Place of Presentation
      鹿児島大学(鹿児島県)
  • [Presentation] Variation in DNA damage induced by monochromatic soft X-rays in the energy region of oxygen K-edge

    • Author(s)
      Y. Sugaya, T. Shiina, I. Shiraishi, K. Fujii, A. Yokoya
    • Organizer
      12th International Workshop on Radiation Damage to DNA
    • Place of Presentation
      Courtyard Prague Flora(チェコ)
  • [Presentation] Involvement of Purinergic Signaling in DNA Damage Response after γ-Ray Irradiation

    • Author(s)
      N. Nishimaki, M. Tsukimoto, A. Kitami, S. Kojima
    • Organizer
      Purine2012
    • Place of Presentation
      九州大学(福岡県)
  • [Presentation] Extracellular nucleotides-mediated autocrine/paracrine signalling (purigenic signalling)

    • Author(s)
      M. Tsukimoto
    • Organizer
      1st INTERNATIONAL POSTGRADUATE CONFERENCE ON PHARMACEUTICAL SCIENCES 2012 (iPoPS 2012)
    • Place of Presentation
      Universiti Teknologi MARA (マレーシア)
    • Invited
  • [Presentation] Sputtered nanocarbon film electrode for detecting DNA molecules

    • Author(s)
      D. Kato, S. Fujii, A. Takatsu, S. Hirono, O. Niwa
    • Organizer
      ACS 244th National Meeting
    • Place of Presentation
      Philadelphia(アメリカ)
  • [Presentation] X線マイクロビームを用いた細胞表面ATPレベル変化の解析

    • Author(s)
      月本光俊、北見彰啓、大島康宏、本間拓二郎、鈴木明菜、前田宗利、宇佐美徳子、小林克己、小島周二
    • Organizer
      日本放射線影響学会第55回大会
    • Place of Presentation
      東北大学(宮城県)
  • [Presentation] 酸素K殻イオン化エネルギー領域の軟X線照射によるDNA損傷の収率変化

    • Author(s)
      菅谷雄基、成田あゆみ、椎名卓也、白石伊世、藤井健太郎、横谷明徳
    • Organizer
      日本放射線影響学会第55回大会
    • Place of Presentation
      東北大学(宮城県)
  • [Presentation] X-ray Absorption Near Edge Structure of ATP Thin Film Irradiated with Soft X-rays

    • Author(s)
      K. Fujii, S. Fujii, D. Kato, M. Tsukimoto, N. Akimitsu, A. Narita, T. Nakajima, S. Ide, S.K. Abduc, K. Shuji, O. Niwa, A. Yokoya
    • Organizer
      12th International Congress of Electronic Spectroscopy and Structure
    • Place of Presentation
      Palais des Congres-Saint-Malo(フランス)
  • [Presentation] Orientation-controlled Surface Immobilization of Alkyl Molecules

    • Author(s)
      A. Narita, Y. Baba, T. Sekiguchi, I. Shimoyama, N. Hirao, T. Yaita
    • Organizer
      12th International Congress of Electronic Spectroscopy and Structure
    • Place of Presentation
      Palais des Congres-Saint-Malo(フランス)
  • [Presentation] サイズ排除クロマトグラフィを用いたRNA分析

    • Author(s)
      藤井 紳一郎, 長澤 圭佑, Groombridge Alexander Simon, 稲垣 和三, 高津 章子
    • Organizer
      日本分析化学会第61年会
    • Place of Presentation
      金沢大学(石川県)
  • [Presentation] 酸素K殻XANES領域の軟X線照射によるDNA損傷の収率変化

    • Author(s)
      菅谷雄基、成田あゆみ、椎名卓也、白石伊世、藤井健太郎、横谷明徳
    • Organizer
      第26回日本放射光学会年会
    • Place of Presentation
      名古屋大学(愛知県)
  • [Presentation] DNA薄膜のNEXAFSスペクトル

    • Author(s)
      藤井健太郎、小林英一、横谷明徳、岡島敏浩
    • Organizer
      第26回日本放射光学会年会
    • Place of Presentation
      名古屋大学(愛知県)
  • [Presentation] RNA analysis utilizing size-exclusion chromatography hyphenated with ICP-MS

    • Author(s)
      S. Fujii, K. Nagasawa, A.S. Groombridge, K. Inagaki, K. Chiba A. Takatsu
    • Organizer
      2013 European Winter Conference on Plasma Spectrochemistry
    • Place of Presentation
      クラコー(ポーランド)
  • [Presentation] ATPシグナリングを介したγ線誘発DNA損傷修復でのTRPチャネルの関与

    • Author(s)
      小島周二、増本佳那子、月本光俊
    • Organizer
      日本薬学会第133年会
    • Place of Presentation
      パシフィコ横浜(神奈川県)

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Published: 2014-07-24  

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