Badanie dynamiki naprawy uszkodzeń DNA w komórkach poddanych działaniu sekwencyjnych wiązek mieszanych promieniowania jonizującego

Fizyka Medyczna - Farmacja Fizyczna 2022

Różne rodzaje promieniowania jonizującego oddziałują w różny sposób z genomem komórkowym. Gęsto oddziałujące cząstki z wysokim liniowym transferem energii (LET) tworzą skoncentrowane dwuniciowe pęknięcia (DSB, ang. double strand breaks) wzdłuż torów cząstek. Rzadko jonizujące promieniowanie o niskim LET indukuje rozproszone proste DSB, które są łatwiejsze do naprawy [1]. Interesujące jest, czy sekwencyjna kolejność promieniowania o wysokim i niskim LET wpływa na odpowiedź na uszkodzenie DNA i tworzenie ognisk naprawy DSB.

Aby zbadać reakcję na uszkodzenie DNA po napromieniowaniu o wysokim i niskim LET i wiązkach mieszanych, komórki U2OS z białkiem NBS1 znakowanym białkiem zielonej fluorescencji (GFP, ang green fluorescence protein) zostały napromienione cząstkami alfa, promieniowaniem gamma i naprzemienną kombinacją obu rodzajów promieniowania podawanych sekwencyjnie. Ogniska NBS1 rejestrowano w żywych komórkach przy użyciu odwróconego mikroskopu fluorescencyjnego w ciągu 5 h po napromieniowaniu. Filmy poklatkowe zostały przeanalizowane pod kątem różnych parametrów i czasowej dynamiki występowania i zanikania ognisk NBS1.

Wyniki analizy są zgodne z przewidywaniami, że promieniowanie o wysokim LET powoduje mniej mikroskopijnych ognisk DSB na małym obszarze jądra komórkowego w porównaniu do promieniowania o niskim LET. W przypadku wiązek mieszanych kolejność stosowanych rodzajów promieniowania wykazywała znaczne różnice. Komórki napromieniowane najpierw cząsteczkami alfa wykazywały większą liczbę ognisk, które naprawiały się wolniej. Gdy jako pierwsze zastosowano promieniowanie gamma o niskim LET, spadek dużej liczby ognisk NBS1 w czasie był szybki. W obu przypadkach nastąpił znaczny wzrost wielkości ognisk po 2 godzinie obserwacji, szczególnie w przypadku napromieniania alfa w pierwszej kolejności.

Wyniki sugerują, że obecność naprawy uszkodzeń popromiennych o wysokim LET opóźnia uszkodzenia DSB wywołane niskim LET. Można również uznać, że promieniowanie o wysokim LET prowadzi do bardziej nadmiernych uszkodzeń chromatyny, które mogą obejmować uszkodzenia oksydacyjne. Wzrost wielkości ognisk może wskazywać na gromadzenie się uszkodzonych segmentów DNA, które są trudne do naprawy lub które są gromadzone w celu ułatwienia naprawy [2].


[1] Brzozowska, B., Tartas, A., & Wojcik, A. (2020). Monte Carlo Modeling of DNA Lesions and Chromosomal Aberrations Induced by Mixed Beams of Alpha Particles and X-Rays. Frontiers in Physics, 8.

[2] Haaf, T., Raderschall, E., Reddy, G., Ward, D. C., Radding, C. M., & Golub, E. I. (1999). Sequestration of mammalian Rad51-recombination protein into micronuclei. The Journal of cell biology, 144(1), 11–20.

Adrianna Tartas

 Info

Date
20-05-2022 10:50
Duration
15 minutes
Location