Aperçu neuf des dommages causés par les radiations à l'ADN

Une technique neuve pour évaluer les causes de radiothérapie des dégâts à l'ADN indique que l'agencement spatial des sites endommagés, ou les lésions, est plus important que le nombre de lésions en déterminant la gravité des dégâts.

La technique, développée par des scientifiques au ministère de l'énergie des États-Unis (DOE) le laboratoire national de Brookhaven, des aides indiquent pourquoi les particules chargées de haute énergie telles que les ions lourds dans l'espace extra-atmosphérique sont plus potentiellement nuisibles que des formes plus à énergie réduite de radiothérapie telles que des rayons X et des rayons gamma. La recherche a pu aider à expliquer les risques faits face par de futurs astronautes pilotant des missions à long terme à la lune ou au Mars. Elle sera publiée dans la question du 19 mars 2008 de la recherche d'acides nucléiques de tourillon.

Balises » fluorescentes colorées d'utilisations de technique les différentes « au lieu de les radioactives pour surveiller le réglage des dégâts à ADN, molécule génétique des directives de la durée. Puisque ces balises fluorescentes réduisent la quantité de déchets dangereux liée à la recherche (et à son coût) les scientifiques de Brookhaven, Betsy Sutherland et Brigitte Paap, maintenant à l'université de l'Etat d'Arizona, ont été décelés par le bureau de la DAINE de la Science pour leur « mieux innovation de prévention de la pollution dans type ».

Betsy Sutherland

« Comprenant les effets sur des êtres humains de l'exposition au rayonnement - si dans l'environnement naturel, dans l'espace extra-atmosphérique, dans le lieu de travail, ou en raison de la radiothérapie - exige l'analyse dans l'admission et réglage des dégâts à l'ADN, » a dit Sutherland, un expert en matière d'étude de radiothérapie de l'espace. « Elle est très rewarding pour proposer une technique neuve qui nous aide à comprendre ce procédé tout en en même temps réduisant les rebuts s'associait aux techniques traditionnelles. »

La radiothérapie peut endommager l'ADN « double helice » - deux-échoué, déformant la molécule - d'un grand choix de voies : 1) en frappant hors d'un ou plusieurs de l'ADN « base » su par les lettres A, T, G, et C, qui forment les obligations entre les deux boucles de la double helice ; 2) en oxydant ces bases ; ou 3) en traversant une ou les deux boucles. Tous peuvent avoir comme conséquence une défaillance de la molécule d'effectuer sa tâche principale - disant à des cellules quelles protéines à effectuer. Cela peut mener à la croissance des cellules d'à l'extérieur-de-control (cancer) ou à la mort. Les cellules peuvent souvent réparer l'ADN radiothérapie-endommagé, utilisant les enzymes spécialisées pour exciser et corriger les segments endommagés. Mais il semble être plus difficiles de réparer les dégâts de la radiothérapie ionisante de particules que cela provoqué par des formes plus à énergie réduite de radiothérapie telles que des rayons X et des rayons gamma. Les scientifiques ont longtemps présumé que la raison de cette différence était que les particules ionisantes de grande énergie endommagées plus complexe contenant beaucoup de lésions étroitement ensemble sur l'ADN, menant à un réglage plus lent et moins-précis. La technique développée par Sutherland et Paap leur a permise d'évaluer cette hypothèse.

L'équipe de Sutherland a constaté que des lésions de l'ADN groupées qui se produisent « en amont » d'une lésion de référence sur le brin d'ADN opposé (borne bleue) sont réparées bien (indiqué par vert), alors que des lésions qui se produisent « en aval » ou aux deux côtés de la lésion de référence sont réparées mauvais (rouge). Les rayons X tendent à produire des nombres égaux de lésions hautes et en aval, ainsi environ la moitié des lésions sont promptement réparés. Les particules chargées de haute énergie, d'autre part, produisent des boîtiers bilatéraux beaucoup plus complexes des lésions, les rendant plus dures pour réparer.

Utilisant des techniques normales de biologie moléculaire, les scientifiques ont produit l'ADN synthétique avec les lésions connues dans un grand choix d'agencements spatiaux avec une balise fluorescente rouge fixée à une extrémité de la boucle et une balise fluorescente verte à l'autre extrémité. Ils ont alors appliqué une enzyme de réparation de l'ADN, qui coupe l'ADN aux sites endommagés. Les scientifiques avaient l'habitude alors l'électrophorèse en gel pour séparer les éclats selon leur longueur. En regardant les bandes rouges et vert-étiquetées, et en déterminant leur longueur, les scientifiques pouvaient mesurer à quel point l'enzyme de réglage identifiée et ont réparé les dégâts d'ADN.

Les résultats étaient étonnants : Au lieu de dépendre du nombre de lésions, la capacité de l'enzyme de réglage d'identifier les sites endommagés a semblé être la plus affectée par l'agencement spatial des lésions sur les brins d'ADN. Les scientifiques ont constaté que l'enzyme a promptement identifié et a réparé des lésions sur une des boucles de l'ADN deux qui se sont produites tous à un côté d'une lésion de référence sur la boucle opposée (pensez à elle comme « en amont »). Ces lésions en amont ont été avec succès réparées indépendamment de s'il y avait seulement deux ou beaucoup de lésions dans les dégâts. Si les lésions se produisaient « en aval » de la lésion de référence, cependant, l'enzyme de réglage ne pouvait pas fonctionner correctement, aucune question si les dégâts groupés étaient des simples, boîtier de deux-lésion, assimilés à ceux provoqués par des rayons X, ou un boîtier complexe de multi-lésion comme ceux induits par la radiothérapie de l'espace. Quand les lésions se sont produites dans un boîtier bilatéral et en aval de la lésion de référence, de nouveau l'enzyme de réglage a fonctionné mauvais.

« Puisque les rayons X produisent environ en amont moitié, des boîtiers en aval facilement réparés et environ la moitié, les boîtiers réglage-résistants, environ la moitié de eux seraient promptement réparés, » Sutherland a indiqué. « Les particules lourdes et chargées dans la radiothérapie de l'espace, d'autre part, produisent des boîtiers beaucoup plus complexes et plus bilatéraux, contenant tant de lésions que la plupart d'entre elles est réglage-résistante. Cette dépendance directionnelle de la capacité de réparer des lésions l'explique pourquoi les dégâts de la radiothérapie de charger-particule, comme cela produit dans l'espace extra-atmosphérique, sont plus nuisibles, » a dit.

La technique utilisant les fragments d'ADN synthétiques fluorescent marqués remonte une technique dans laquelle des isotopes radioactifs sont employés en tant que balises. Tandis qu'efficaces, les isotopes radioactifs sont plus chers que les balises fluorescentes. En outre, utilisant les traceurs radioactifs exige la préparation fréquente de l'ADN frais marqué, et la disposition des échantillons expérimentaux comme déchets dangereux - qui des accroissements plus ultérieurs le coût de la recherche.

Des molécules fluorescent marquées peuvent être enregistrées congelées pendant de longues périodes. Ainsi la méthode neuve réduit à un minimum le rétablissement de rebut et améliore la sécurité de travailleur en évitant la manipulation du matériau radioactif.

La technique peut maintenant être employée dans tous les laboratoires de DAINE et aux universités et à l'industrie, et peut être considérée pour d'autres récompenses, y compris la Maison Blanche concurrence de récompense « fermant cercle ».

Cette recherche a été financée par le bureau de la recherche biologique et environnementale dans le ministère de l'énergie des États-Unis le bureau de la Science ; la NASA (la NASA) ; l'institut biomédical de l'espace national ; les instituts de la santé nationaux ; et le programme de prévention de la pollution de laboratoire de Brookhaven.