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 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 18310041
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 放射線・化学物質影響科学
• 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) ; 渡邊 立子 独立行政法人日本原子力研究開発機構, 原子力機構基礎工学部門, 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, 原子力機構基礎工学部門, 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) ; 漆原 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, 任期付研究員 (80391275) ; 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, 研究員 (40455283)
• 研究協力者: O'NEILL Peter University of Oxford, Prof. ; NIKJOO Hooshang NASA, Dr.
• 研究期間 (年度): 2006 – 2008
• 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) / シンクロトロン放射 / DNA鎖切断 / 塩基損傷 / 塩基除去修復酵素

研究概要

放射線による生物影響の主要な要因のひとつとされる難修復性のDNA多重損傷(クラスターDNA損傷)は、空間電離密度の指標であるLETが100keV/μm以上のイオンビーム照射時に顕著に生じること、さらに大型シンクロトロン放射施設から得られる高いエネルギー分解能の軟X線を用いてDNA分子中の特定元素の内殻電離効果を調べた結果、酸素のK殻励起エネルギーを超えると塩基損傷頻度が増加することを突き止めた。

研究成果

• [雑誌論文] The yield, processing, and biological consequences of clustered DNA(Invited Review) (2009)
  • 著者名/発表者名: Shikazono N,. Noguchi, M., Fujii, K., Urushibara, A. and Yokoya, A.
  • 雑誌名: J. Radiat. Res. 50 ページ: 27-36
  • 査読あり
• [雑誌論文] Estimation of yields of hydroxyl radicals in water under various energy heavy ions (2009)
  • 著者名/発表者名: aguchi, M., Kimura, A., Watanabe, R. and Hirota, K.
  • 雑誌名: Radiat. Res. 171 ページ: 254-263
  • 査読あり
• [雑誌論文] Biological dose estimation for charged-particle therapy using an improved PHITS code coupled with a microdosimetric kinetic model (2009)
  • 著者名/発表者名: Sato, T., Kase, Y., Watanabe, R., Niita, K. and Sihver, L.
  • 雑誌名: Radit. Res. 171 ページ: 107-117
  • 査読あり
• [雑誌論文] Unrepairable DNA damage site composed of clustered lesions along ion particle tracks (2008)
  • 著者名/発表者名: Yokoya, A., Shikazono, N., Fujii, K., Ushigome, T., Suzuki, M., Urushibara, A. and Watanabe, R.
  • 雑誌名: Proceedings of the 27th Symposium on Materials Science and Engineering Research of Ion Beam Technology (in Hosei Univ.)(Invited paper) ページ: 1-8
• [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: Yokoya, A., Fujii, K., Shikazono, N., Akamatsu, K., Urushibara, A., and Watanabe, R.
  • 雑誌名: Int. J. Radiat. Biol. 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: Akamatsu, K., Fujii, K., and Yokoya, A.
  • 雑誌名: Int. J. Radiat. Biol. 84 ページ: 1082-1092
  • 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: Fujii, K., Yokoya, A., and Shikazono, N.
  • 雑誌名: Induction of single strand breaks, and base lesions in plasmid DNA films induced by carbon, nitrogen, and oxygen KLL Auger process 84 ページ: 1104-1111
  • 査読あり
• [雑誌論文] Can Monte Carlo track structure codes Reveal reaction mechanism in DNA damage and improve radiation therapy? (2008)
  • 著者名/発表者名: Nikjoo, H., Emfietzoglou, D., Watanabe, R. and Uehara, S.
  • 雑誌名: Radiat. Phys. Chem. 77 ページ: 1270-1279
  • 査読あり
• [雑誌論文] ASR2007 International symposium on "Charged Particle an Photon Interactions with Matter", November 6-9, 2007. (2008)
  • 著者名/発表者名: Katsumura, Y., Lin, M., Yokoya, A. and Hatano, Y.
  • 雑誌名: Radiat. Phys. Chem. 77 ページ: 1119
• [雑誌論文] DNA Damage induced by direct effect of radiation(Review) (2008)
  • 著者名/発表者名: Yokoya, A., Shikazono, N., Fujii, K., Urushibara, A., Akamatsu, K. and Watanabe, R.
  • 雑誌名: Radiat. Phys. Chem. 77 ページ: 77
  • 査読あり
• [雑誌論文] X-ray absorption spectrum for guanosine-5-monophosphate in water solution in the vicinity of the nitrogen K-edge observed in free liquid jet in vacuum (2008)
  • 著者名/発表者名: Ukai, M., Yokoya, A., Fujii, K. and Saitoh, Y.
  • 雑誌名: Radiat. Phys. Chem. 77 ページ: 1265-1269
  • 査読あり
• [雑誌論文] LET dependence of the yield of single-, double-strand breaks and base lesions in fully hydrated plasmid DNA films by 4He2+ ion irradiation (2008)
  • 著者名/発表者名: Urushibara, A., Shikazono, N., O'Neill, P., Fujii, K., Wada, S. and Yokoya, A.
  • 雑誌名: Int. J. Radiat. Biol. 84 ページ: 23-33
• [雑誌論文] Biological effect of clustered DNA damage (2006)
  • 著者名/発表者名: Shikazono, N., Urushibara, A., Fujii, K. and Yokoya, A.
  • 雑誌名: Radiat. Biol. Res. Comm. 41 ページ: 409-423
• [雑誌論文] The roles of specific glycosylases in determining the mutagenic consequences of clustered DNA base damage (2006)
  • 著者名/発表者名: Shikazono, N., Pearson, C., O'Neill, P. and Thacker, J.
  • 雑誌名: Nucleic Acids Res. 34 ページ: 3730-3738
• [雑誌論文] Yields of strand breaks and base lesions induced by soft X-rays in plasmid DNA (2006)
  • 著者名/発表者名: Yokoya, A., Fujii, K., Ushigome, T., Shikazono, N., Urushibara, A. and Watanabe, R.
  • 雑誌名: Radiat. Prot. Dosim. 122 ページ: 86-88
  • 査読あり
• [雑誌論文] DNA damage induced by the direct effect of He ion particles (2006)
  • 著者名/発表者名: Urushibara, A., Shikazono, N. Watanabe, R., Fujii, K., O'Neill, P. and Yokoya, A.
  • 雑誌名: Radiat. Prot. Dosim. 122 ページ: 163-165
  • 査読あり
• [雑誌論文] Processing of thymine glycol in a clustered DNA damage site: mutagenic or cytotoxic
  • 著者名/発表者名: Bellon, S., Shikazono, N., Cunniffe, S., Lomax, M., O'Neill, P.
  • 雑誌名: Nucleic Acids Res. (in press)
  • 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
  • 著者名/発表者名: Yokoya, A., Cunniffe, S.M.T., Watanabe, R., Kobayashi, K. and O'Neill, P.
  • 雑誌名: Radiat. Res. (in press)
  • 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
  • 著者名/発表者名: Yokoya, A., Fujii, K., Fukuda, Y. and Ukai, M.
  • 雑誌名: Radiat. Phys. Chem. (in press)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Spectral change in X-ray absorption near edge structure of DNA thin films irradiated with monochromatic soft X-rays
  • 著者名/発表者名: Fujii, K. and Yokoya, A.
  • 雑誌名: Radiat. Phys. Chem. (in press)
  • 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
  • 著者名/発表者名: Ukai, M., Yokoya, A., Nonaka, Y., Fujii, K. and Saitoh, Y.
  • 雑誌名: Radiat. Phys. Chem. (in press)
  • 査読あり
• [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: 北九州国際会議場、北九州
  • 年月日: 20081119-21
• [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: 北九州国際会議場、北九州
  • 年月日: 20081119-21
• [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: 北九州国際会議場、北九州
  • 年月日: 20081119-21
• [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: 産業技術総合研究所、つくば市
  • 年月日: 20081015-17
• [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 (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: 高崎シティーギャラリー、高崎(招待講演)
  • 年月日: 20081009-10
• [学会発表] 軟X線によってDNA分子内に生じるサイト選択的分子変化 (2008)
  • 著者名/発表者名: 藤井健太郎
  • 学会等名: 第2回分子科学討論会
  • 発表場所: 福岡国際会議場、福岡
  • 年月日: 20080924-27
• [学会発表] 微視的エネルギー付与分布と生物影響 (2008)
  • 著者名/発表者名: 渡辺立子
  • 学会等名: 京都大学原子炉専門研究会「放射線影響量と生物影響の新概念-細胞内の線量分布と生物影響-
  • 発表場所: 京都大学原子炉研究所、熊取(招待講演)
  • 年月日: 20080910-11
• [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: A. Yokoya
  • 学会等名: The 2nd Asia-Pacific Symposium on Radiation Chemistry (APSRC-2008)
  • 発表場所: Tokyo, Japan
  • 年月日: 20080829-0901
• [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: N. Shikazono
  • 学会等名: The 2nd Asia-Pacific Symposium on Radiation Chemistry (APSRC-2008)
  • 発表場所: Tokyo, Japan
  • 年月日: 20080829-0901
• [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: K. Fujii
  • 学会等名: The 2nd Asia-Pacific Symposium on Radiation Chemistry (APSRC-2008)
  • 発表場所: Tokyo, Japan
  • 年月日: 20080829-0901
• [学会発表] Lethality and mutagenesis of E. coli cells irradiated with soft X-rays (2008)
  • 著者名/発表者名: T. Suzaka
  • 学会等名: The 2nd Asia-Pacific Symposium on Radiation Chemistry (APSRC-2008)
  • 発表場所: Tokyo, Japan
  • 年月日: 20080829-0901
• [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: A. Yokoya
  • 学会等名: The 10th International Workshop on Radiation Damage to DNA
  • 発表場所: Urabandai, Fukushima, Japan
  • 年月日: 20080608-12
• [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 (2008)
  • 著者名/発表者名: K. Fujii
  • 学会等名: The 10th International Workshop on Radiation Damage to DNA
  • 発表場所: Urabandai, Fukushima, Japan
  • 年月日: 20080608-12
• [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: M. Noguchi
  • 学会等名: 10th International Workshop on Radiation Damage to DNA
  • 発表場所: Urabandai, Fukushima, Japan
  • 年月日: 20080608-12
• [学会発表] Processing of clustered DNA damage site in escherichia coli (2008)
  • 著者名/発表者名: N. Shikazono
  • 学会等名: The 10th International Workshop on Radiation Damage to DNA
  • 発表場所: Urabandai, Fukushima, Japan
  • 年月日: 20080608-12
• [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 (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: 法政大学、小金井(招待講演)
  • 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 (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: 茨城大学、水戸(招待講演)
  • 年月日: 2008-10-23
• [学会発表] DNA損傷と放射線生物影響 (2008)
  • 著者名/発表者名: 横谷明徳
  • 学会等名: 平成20年度弥生研究会~放射線化学とその周辺から~
  • 発表場所: 東京大学東海村キャンパス、東海村、茨城県
  • 年月日: 2008-07-29
• [学会発表] クラスターDNA損傷による突然変異誘発 (2008)
  • 著者名/発表者名: 鹿園 直哉
  • 学会等名: 平成20年度弥生研究会~放射線化学とその周辺から~
  • 発表場所: 東京大学東海村キャンパス、東海村、茨城県
  • 年月日: 2008-07-29
• [学会発表] 非2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 (2007)
  • 著者名/発表者名: 野口実穂
  • 学会等名: 放射線影響学会
  • 発表場所: 幕張メッセ
  • 年月日: 20071114-17
• [学会発表] 8-oxoGとDHTからなるクラスターDNA損傷のプロセシング経路 (2007)
  • 著者名/発表者名: 鹿園直哉
  • 学会等名: 放射線影響学会
  • 発表場所: 幕張メッセ
  • 年月日: 20071114-17
• [学会発表] 放射線によりプラスミドDNAの両鎖に生じた非DSB性多重SSBのDNAの変性を利用した新しい定量法 (2007)
  • 著者名/発表者名: 横谷明徳
  • 学会等名: 放射線影響学会
  • 発表場所: 幕張メッセ
  • 年月日: 20071114-17
• [学会発表] DNA damage induced by direct effect of radiation (2007)
  • 著者名/発表者名: A. Yokoya
  • 学会等名: The 7th International Symposium on Advanced Science Research: Charged Particle and Photon Interaction with Matter
  • 発表場所: JAEA-Tokai, Ibaraki, Japan (Invited paper)
  • 年月日: 20071106-09
• [学会発表] Biological consequences of bistanded clustered DNA damage in Escherichia coli (2007)
  • 著者名/発表者名: N. Shikazono
  • 学会等名: The 7th International Symposium on Advanced Science Research: Charged Particle and Photon Interaction with Matter
  • 発表場所: JAEA-Tokai, Ibaraki, Japan
  • 年月日: 20071106-09
• [学会発表] Mutagenic potential of non-DSB clustered damage containing 8-oxoG and single strand break (2007)
  • 著者名/発表者名: M. Noguchi
  • 学会等名: The 7th International Symposium on Advanced Science Research: Charged Particle and Photon Interaction with Matter
  • 発表場所: JAEA-Tokai, Ibaraki, Japan
  • 年月日: 20071106-09
• [学会発表] Strand breaks and base lesions in dry plasmid DNA films induced by monochromatic ultrasoft X-rays (2007)
  • 著者名/発表者名: K. Fujii
  • 学会等名: The 7th International Symposium on Advanced Science Research: Charged Particle and Photon Interaction with Matter
  • 発表場所: JAEA-Tokai, Ibaraki, Japan
  • 年月日: 20071106-09
• [学会発表] 放射光単色軟X線によりDNA中に生じる主鎖切断収量及び修復酵素をプローブとして用いた塩基損傷の定量 (2007)
  • 著者名/発表者名: 藤井健太郎
  • 学会等名: 放射線化学討論会
  • 発表場所: 京都大学宇治キャンパス
  • 年月日: 20071010-12
• [学会発表] Mutagenic potential of clustered DNA damage site in Escherichia coli (2007)
  • 著者名/発表者名: N. Shikazono
  • 学会等名: The 13th International Congress of Radiation Research
  • 発表場所: San Francisco, USA
  • 年月日: 20070708-12
• [学会発表] A novel technique using DNA denaturation to analyze clustered DNA damage sites induced by densely ionizing radiation (2007)
  • 著者名/発表者名: A. Yokoya
  • 学会等名: The 13th International Congress of Radiation Research
  • 発表場所: San Francisco, USA
  • 年月日: 20070708-12
• [学会発表] Induction of strand breaks and base lesions in dry plasmid DNA films induced by 270-560 eV ultrasoft X-rays (2007)
  • 著者名/発表者名: K. Fujii
  • 学会等名: The 13th International Congress of Radiation Research
  • 発表場所: San Francisco, USA
  • 年月日: 20070708-12
• [学会発表] Studies of soft-X-rayinduced Auger effect on the induction of DNA damage (2007)
  • 著者名/発表者名: A. Yokoya
  • 学会等名: The 6th Auger Symposium -An International Symposium on Physical, Molecular, Cellular and Medical Aspects of Auger Processes
  • 発表場所: Boston, USA. (Invited paper)
  • 年月日: 20070705-07
• [学会発表] Induction of strand breaks, base lesions, and clustered damage in dry plasmid DNA films induced by carbon, nitrogen and oxygen KLL Auger process (2007)
  • 著者名/発表者名: K. Fujii
  • 学会等名: The 6th Auger Symposium - An International Symposium on Physical, Molecular, Cellular and Medical Aspects of Auger Processes
  • 発表場所: Boston, USA
  • 年月日: 20070705-07
• [学会発表] Auger and photoelectron effects on strand breaks and base lesions in plasmid DNA irradiated with ultrasoft X-rays (2007)
  • 著者名/発表者名: K. Akamatsu
  • 学会等名: The 6th Auger Symposium- An International Symposium on Physical, Molecular, Cellular and Medical Aspects of Auger Processes
  • 発表場所: Boston, USA
  • 年月日: 20070705-07
• [学会発表] DNAプリン塩基中の酸素及び窒素K殻励起により生じる短寿命のラジカルのEPR測定 (2007)
  • 著者名/発表者名: 横谷明徳
  • 学会等名: 第20回日本放射光学会年会・放射光科学合同シンポジウム
  • 発表場所: 広島
  • 年月日: 20070112-14
• [学会発表] 光子及びイオン粒子照射により生じるDNA鎖切断及び塩基損傷の収率のLET依存性 (2006)
  • 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49回大会
  • 発表場所: 札幌
  • 年月日: 2006-09-06
• [学会発表] 非二本鎖切断型クラスターDNA損傷の生物効果 (2006)
  • 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49回大会
  • 発表場所: 札幌
  • 年月日: 2006-09-06
• [学会発表] 軟X線(270-560eV)照射により乾燥DNA中に生じる鎖切断、塩基損傷及びクラスター損傷の照射エネルギー依存性 (2006)
  • 著者名/発表者名: 藤井健太郎
  • 学会等名: 日本放射線影響学会第49回大会
  • 発表場所: 札幌
  • 年月日: 2006-09-06
• [学会発表] 大腸菌における8-オキソグアニンとチミングリコールから成るクラスターDNA損傷の突然変異誘効果 (2006)
  • 著者名/発表者名: 漆原あゆみ
  • 学会等名: 日本放射線影響学会第49回大会
  • 発表場所: 札幌
  • 年月日: 2006-09-06
• [学会発表] DNA鎖切断末端構造の酵素反応速度論敵研究 (2006)
  • 著者名/発表者名: 赤松憲
  • 学会等名: 日本放射線影響学会第49回大会
  • 発表場所: 札幌
  • 年月日: 2006-09-06
• [学会発表] Mutagenic potential of clustered DNA damage site in Escherichia
  • 著者名/発表者名: N. Shikazono
  • 学会等名: The 9th International Workshop on Radiation Damage to DNA, May 14-17, 2006, Antalya, Turkey. 41. A. Yokoya, DNA damages induced by ion particles and photons with various energies. The 9th International Workshop on Radiation Damage to DNA, May 14-17, 2006, Antalya, Turkey.
• [図書] 放射線によるDNA損傷誘発過程のモンテカルロシミュレーション、「放射線化学のすすめ」日本放射線化学会編 (2006)
  • 著者名/発表者名: 渡辺立子
  • 総ページ数: 86-88
  • 出版者: 学会出版センター