2018 Fiscal Year Annual Research Report
イオンビーム生物影響の原因となる二本鎖切断末端に関する研究
| Project/Area Number |
16H02959
|
|---|
| Research Institution | National Institutes for Quantum and Radiological Science and Technology |
|---|
Principal Investigator |
鹿園 直哉 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 関西光科学研究所 量子生命科学研究部, 部長(定常) (10354961)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
佐藤 達彦 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 原子力科学研究所 原子力基礎工学研究センター, 研究主幹 (30354707)
森林 健悟 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 関西光科学研究所 量子生命科学研究部, 上席研究員(定常) (70354975)
赤松 憲 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 関西光科学研究所 量子生命科学研究部, グループリーダー(定常) (70360401)
甲斐 健師 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 原子力科学研究所 原子力基礎工学研究センター, 研究副主幹 (70403037)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2021-03-31
|
| Keywords | 二本鎖切断末端 / イオンビーム / エネルギー付与 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
これまで放射線生物影響に関与する最も重要なDNA損傷として二本鎖切断（DSB）が研究されてきたが、放射線によって誘発される「生物影響に関与するDSB」の分子的実体は分かっていない。昨年度に引き続き、本年度はDSB生成機構及びDSB末端の化学構造を調べる研究を進めた。
DSB生成機構における研究においては、本研究課題が目指す粒子・重イオン輸送計算コードPHITSを利用した放射線DNA損傷評価のために、電子及びイオンの飛跡構造解析モードを開発している。本年度は、細胞への電子線照射実験により得られた様々な種類のDNA損傷収量を、PHITSの電子飛跡構造解析モードを利用して電離・励起の頻度から評価することに成功した。本研究成果は学術誌に投稿する準備段階にある。さらに、イオンの飛跡構造解析モードの開発にも成功した。また、様々なイオン種、エネルギーのイオン飛跡周辺の二次電子による動経方向線量を計算できる簡便式をPHITSに組み込んだ。これらの開発した計算コードを用い、イオンビーム照射後DNA損傷生成にかかわる現象のシミュレーションを進めている。
DSB末端の化学構造を調べる研究では、放射線誘発DNA損傷収率を調べるため、Heイオンビーム、及び、対照となるガンマ線をプラスミドDNA水溶液に照射し、DSB、一本鎖切断(SSB)、塩基損傷(8-oxoG)、脱塩基部位の収率を調べた。現在までのところ各DNA損傷収率の線質依存性は得られていない。一方、本研究課題においては、放射線誘発DSB末端構造に関する情報を得るため、非相同末端結合に関与するKuタンパク質のDSB末端への結合の程度を調べる。本年度はプラスミドDNAに各種放射線を照射した後、電気泳動によってDSBによって線状化したプラスミドを分画し、Kuタンパク質結合実験に供するための放射線誘発DSB末端を大量精製した。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
電子線・イオンビーム照射後のエネルギー付与に関して、計算コードを高精度化・高度化することができている。また、線質の異なる放射線を用いてDNA損傷収率を測定する実験、及び、修復酵素によるDSB末端認識を調べる実験を進めている。研究はおおむね順調に進展していると考えている。
|
| Strategy for Future Research Activity |
今後はDNA損傷生成機構の詳細に迫るため、イオン飛跡構造解析モードのエネルギー適用範囲を大幅に拡張する。また、拡張した飛跡構造解析モードを利用して、イオン照射実験により得られるDNA損傷の種類や収量を評価し、放射線生物影響を誘発すると考えられているDNAの二本鎖切断における末端構造のシミュレーション予測に着手する予定である。
一方、DSB末端構造の解析においては、（１）電離・励起の空間分布が極めて密となる線質の放射線を用いたDNA損傷収率、及び、（２）これまで考慮してこなかった酸化型の脱塩基部位を含むDNA損傷収率、を測定しDSB末端の化学構造に関する知見を得る。また異なる線質の放射線誘発DSB末端に対するKuタンパク質の結合の程度を調べることにより、DSB末端構造の化学・修復特性に関する情報を得る予定である。
|
