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

细胞和肿瘤中发生的簇损伤的可视化和修复机制的阐明

• 批准号: 21K12248
• 负责人: 中野 敏彰
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: National Institutes for Quantum Science and Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-21K12248/
• 关键词: クラスター損傷; 高複雑度DSB; クラスターダメージ; 原子間力顕微鏡; Direct visualization; ionizing radiation; atomic force microscope; clustered DNA damage

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。

辐射使轨道上的分子电离，因此，人们认为在受辐射的细胞中，与轨道重叠的 DNA 区域会发生高密度损伤（簇损伤、高复杂性 DSB）。然而，迄今为止，还没有研究证明高密度损伤的存在。因此，我们建立了一种使用原子力显微镜（AFM）单独可视化和检测簇损伤的方法，并分析了暴露于辐射的质粒造成的损伤。使用这种方法，我们发现伴随着簇损伤的损伤随着 LET 的增加而增加。去年，我们进一步开发了DNA损伤的AFM可视化和分析技术，建立了检查辐照细胞和肿瘤中DNA的方法。因此，可以直接观察细胞和肿瘤中发生的新型 DNA 损伤，包括碱基损伤、簇损伤和 DSB 末端碱基损伤。本财年，我们将利用该方法检验DNA修复缺陷细胞（BER、NER、HR、NHEJ、FANC机制）中每种损伤的修复速度，并研究簇损伤和高复杂性DSB的修复机制。我决定是否要修复它。此外，通过制备含有簇损伤的模型底物并分析纯化的DNA糖基化酶的功能，我们推断出DNA损伤是如何产生的。此外，通过确定这些 DNA 修复缺陷细胞对辐射的敏感性，我们考虑了个体 DNA 损伤与细胞死亡之间的关系。

项目成果

電離放射線を照射したTK6細胞におけるゲノムDNAの原子間力顕微鏡(AFM)による直接可視化

通过原子力显微镜 (AFM) 直接可视化经电离辐射照射的 TK6 细胞中的基因组 DNA

• 发表时间: 2022
• 作者: 中野敏彰;赤松憲;津田雅貴;井出博;鹿園直哉
• 通讯作者: 鹿園直哉

azadCによって生じるDNMT1-DPC損傷の修復に関わるSPRTN経路とプロテオーム依存的な経路の解明

阐明参与 azadC 引起的 DNMT1-DPC 损伤修复的 SPRTN 通路和蛋白质组依赖性通路

• 发表时间: 2021
• 作者: 中野敏彰 ,津田雅貴 ,森脇隆仁 ,笹沼博之 ,川西優喜 ,鹿園直哉 ,井出博 ;田野 恵三
• 通讯作者: 田野 恵三

放射線照射した細胞に生じるDNA損傷の分子レベルでの可視化と解析

在分子水平上对受辐射细胞中发生的 DNA 损伤进行可视化和分析

• 发表时间: 2022
• 作者: 中野 敏彰; 赤松 憲; 鹿園 直哉
• 通讯作者: 鹿園 直哉

Direct visualization of isolated and clustered DNA damage using atomic force microscope (AFM) in TK6 cells exposed to ionizing radiation

使用原子力显微镜 (AFM) 直接观察暴露于电离辐射的 TK6 细胞中孤立和聚集的 DNA 损伤

• 发表时间: 2022
• 作者: Nakano Toshiaki; Akamatsu Ken; Shikazono Naoya
• 通讯作者: Shikazono Naoya

放射線照射した細胞に生じるDNA損傷の可視化

受辐射细胞中 DNA 损伤的可视化

• 发表时间: 2021
• 作者: 中野敏彰;赤松憲;津田雅貴;井出博;平山亮一;廣本武史;玉田太郎;鹿園直哉
• 通讯作者: 鹿園直哉