放射線によるクラスターDNA損傷の物理化学的及び生化学的研究

2008 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 18310041
• 研究機関: 独立行政法人日本原子力研究開発機構
• 研究代表者: 横谷 明徳 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, 研究主幹 (10354987)
• 研究分担者: 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, 研究員 (00360404) ; 渡辺 立子 独立行政法人日本原子力研究開発機構, 原子力基礎工学研究部門, 研究副主幹 (10360439) ; 赤松 憲 独立行政法人日本原子力研究開発機構, 原子力基礎工学研究部門, 研究副主幹 (70360401) ; 鹿園 直哉 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, 研究主幹 (10354961) ; 野口 実穂 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 (40455283)
• キーワード: 放射線生物影響 / クラスターDNA損傷 / LET / 電子常磁性共鳴(EPR) / ラジカル / グリコシレース / 点突然変異 / 大腸菌

研究概要

(1)DNA損傷過程の物理化学的観測として、シンクロトロン軟X線ビームライン(SPring-8、BL23SU)において、DNA塩基蒸着試料に対する軟X線領域におけるEPR測定を行い、そのエネルギー依存性を調べた。その結果、酸素を含まないアデニンを蒸着した試料では、試料表面へのわずかな水分子の吸着により酸素のK吸収端構造に対応するスペクトル構造が現れることが判り、DNA損傷の生成過程では配位水が極めて重要な役割を果たしていることが示唆された。
(2)シンクロトロン軟X線を照射したプラスミドDNA中に生じる鎖切断タイプの損傷及び塩基損傷を調べた。その結果、いずれの損傷も酸素K吸収端で大きな増感効果が現れ、特に塩基損傷については窒素のK吸収端より低エネルギーではほとんど生成せず、また窒素K殻イオン化エネルギーを越えてもその増感は僅かであったのに対し、酸素のK殼イオン化エネルギーをわずかに超えると極めて大きく増感するかことが明らかになった。上述の(1)の結果と合わせ、塩基損傷の生成は塩基そのもののイオン化よりもむしろ、周囲の配位水のイオン化か大きく関与していることが推測された。

研究成果

• [雑誌論文] The yield, processing, and biological consequences of clustered DNA damage induced by ionizing radiation. (invited review paper) (2009)
  • 著者名/発表者名: Naoya Shikazono
  • 雑誌名: Journal of Radiation Research 50 ページ: 27-36
  • 査読あり
• [雑誌論文] EPR study of radiation damage to DNA irradiated with synchrotron soft X-rays around nitrogen and oxygen K-edge (2009)
  • 著者名/発表者名: Akinari Yokoya
  • 雑誌名: Radiation Physics and Chemistry (印刷中)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Synchrotron radiation photoelectron studies for primary radiation effects using a liquid water jet in vacuum : total and partial photoelectron yields for liquid water near the oxygen K-edge (2009)
  • 著者名/発表者名: Masatoshi Ukai
  • 雑誌名: Radiation Physics and Chemistry (印刷中)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Induction of DNA strand breaks, base lesions, and clustered damage sites in hydrated plasmid DNA films by ultrasoft X-rays around the phosphorus K-edge (2009)
  • 著者名/発表者名: Akinari Yokoya
  • 雑誌名: Radiation Research (印刷中)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Studies of soft X-ray-induced Auger effect on the induction of DNA damage (2008)
  • 著者名/発表者名: Akinari Yokoya
  • 雑誌名: International Journal of Radiation Biology 84 ページ: 1069-1081
  • 査読あり
• [雑誌論文] Characterization of lesions induced in linear-formed plasmid DNA by valence ionization and Auger decay at carbon, nitrogen and oxygen (2008)
  • 著者名/発表者名: Ken Akamatsu
  • 雑誌名: International Journal of Radiation Biology 84 ページ: 1082-92
  • 査読あり
• [雑誌論文] Induction of single strand breaks, and base lesions in plasmid DNA films induced by carbon, nitrogen, and oxygen KLL Auger process (2008)
  • 著者名/発表者名: Kentaro Fujii
  • 雑誌名: International Journal of Radiation Biology 84 ページ: 1104-1111
  • 査読あり
• [雑誌論文] Unrepairable DNA damage site composed of clustered lesions along ion tracks. (invited review paper) (2008)
  • 著者名/発表者名: Akinari Yokoya
  • 雑誌名: Proceedings of the 27^<th> symposium on materials science and engneering research center of ion beam technology House University ページ: 1-8
• [学会発表] 鎖切断と脱塩基部位からなるクラスターDNA損傷の生物効果 (2008)
  • 著者名/発表者名: 鹿園直哉
  • 学会等名: 日本放射線影響学会第51回大会
  • 発表場所: 北九州
  • 年月日: 20081119-20081121
• [学会発表] 非二本鎖切断型クラスター損傷(8-oxoGと鎖切断)の突然変異誘発 (2008)
  • 著者名/発表者名: 野口実穂
  • 学会等名: 日本放射線影響学会第51回大会
  • 発表場所: 北九州
  • 年月日: 20081119-20081121
• [学会発表] プラスミドDNAに対する高LET放射線による非DSB性多重SSB誘発の可能性 (2008)
  • 著者名/発表者名: 横谷明徳
  • 学会等名: 日本放射線影響学会第51回大会
  • 発表場所: 北九州
  • 年月日: 20081119-20081121
• [学会発表] 軟X線照射によって乾燥プラスミドDNAに生じる分子損傷の収率 (2008)
  • 著者名/発表者名: 藤井健太郎
  • 学会等名: 第51回放射線化学討論会
  • 発表場所: つくば
  • 年月日: 20081015-20081017
• [学会発表] 放射線により誘発されるDNA損傷の空間分布と難修復性(招待講演) (2008)
  • 著者名/発表者名: 横谷明徳
  • 学会等名: 第3回高崎量子応用研究シンポジウム
  • 発表場所: 高崎
  • 年月日: 20081009-20081010
• [学会発表] EPR Study of radiation damage to DNA irradiated with synchrotron soft X-rays around nitrogen and oxygen K-edge (2008)
  • 著者名/発表者名: Akinari Yokoya
  • 学会等名: The 2nd Asia-Pacific Symposium on Radiation Chemistry (APSRC-2008)
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 20080829-20080901
• [学会発表] A quantitative analysis of the yield of radiation-induced DNA strand breaks in hydrated plasmids (2008)
  • 著者名/発表者名: Naoya Shikazono
  • 学会等名: The 2nd Asia-Pacific Symposium on Radiation Chemistry (APSRC-2008)
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 20080829-20080901
• [学会発表] Spectral Change in X-ray Absorption Near Edge Structure of DNA Thin Films Irradiated with Monochromatic Soft X-rays (2008)
  • 著者名/発表者名: Kentaro Fujii
  • 学会等名: The 2nd Asia-Pacific Symposium on Radiation Chemistry (APSRC-2008)
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 20080829-20080901
• [学会発表] Lethality and Mutagenesis of E. coli Cells Irradiated with Soft X-rays (2008)
  • 著者名/発表者名: Takeshi Suzaka
  • 学会等名: The 2nd Asia-Pacific Symposium on Radiation Chemistry (APSRC-2008)
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 20080829-20080901
• [学会発表] Synchrotron radiation photoelectron studies for primary radiation effects in bio-solutions : Electron spectra for liquid water and absorption spectra for nucleotides in the soft X-ray region (2008)
  • 著者名/発表者名: Masatoshi Ukai
  • 学会等名: The 2nd Asia-Pacific Symposium on Radiation Chemistry (APSRC-2008)
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 20080829-20080901
• [学会発表] A novel technique using DNA denaturation to detect prompt and enzymatically induced single strand breaks produced in a clustered damage site (2008)
  • 著者名/発表者名: Akinari Yokoya
  • 学会等名: 10th International Workshop on Radiation Damage to DNA
  • 発表場所: 福島
  • 年月日: 20080608-20080612
• [学会発表] DNA Damage Spectra in Ultrasoft X-ray Region : Effect of Inner-shell Ionization of Carbon, Nitrogen and Oxygen Atoms on the Damage Induction (selected oral presentation) (2008)
  • 著者名/発表者名: Kentaro Fujii
  • 学会等名: 10th International Workshop on Radiation Damage to DNA
  • 発表場所: 福島
  • 年月日: 20080608-20080612
• [学会発表] Mutagenic Potential of 8-Oxo-7,8-dihydroguanine Depends on the Location of a Single Strand Break within a Cluster (2008)
  • 著者名/発表者名: Miho Noguchi
  • 学会等名: 10th International Workshop on Radiation Damage to DNA
  • 発表場所: 福島
  • 年月日: 20080608-20080612
• [学会発表] Processing of Clustered DNA Damage Site in Escherichia coli (2008)
  • 著者名/発表者名: Naoya Shikazono
  • 学会等名: 10th International Workshop on Radiation Damage to DNA
  • 発表場所: 福島
  • 年月日: 20080608-20080612
• [学会発表] A photoelectron study for DNA and its damages in solution using monochoromatic soft X-ray synchrotron radiation : Total and partial yields of photoelectrons for water and nucleotides (2008)
  • 著者名/発表者名: Masatoshi Ukai
  • 学会等名: 10th International Workshop on Radiation Damage to DNA
  • 発表場所: 福島
  • 年月日: 20080608-20080612
• [学会発表] イオンビームにより誘発される難修復性のクラスターDNA損傷(招待講演) (2008)
  • 著者名/発表者名: 横谷明徳
  • 学会等名: 第27回法政大学イオンビーム工学研究所シンポジウム
  • 発表場所: 小金井
  • 年月日: 2008-12-10
• [学会発表] 放射線によるゲノム損傷とその生体修復のせめぎあい(招待講演) (2008)
  • 著者名/発表者名: 横谷明徳
  • 学会等名: 第11回茨城大学イブニングセミナー
  • 発表場所: 水戸
  • 年月日: 2008-10-23