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Increased repair of γ-induced DNA double-strand breaks at lower dose-rate in CHO cells

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DNA double-strand breaks (DSBs) are highly cell damaging. We asked whether for a given dose a longer irradiation time would be advantageous for the repair of DSBs. Varying the γ-irradiation dose and its delivery time (0.05 Gy/min low dose-rate (LDR) compared with 3.5 Gy/min high dose-rate), confluent Chinese hamster ovary cells (CHO-K1) and Ku80 mutant cells (xrs-6) deficient in nonhomologous end-joining (NHEJ) were irradiated in agarose plugs at room temperature using a cesium-137 γ-ray source. We used pulsed-field gel electrophoresis (PFGE) to measure DSBs in terms of the fraction of activity released (FAR). At LDR, one third of DSBs were repaired in CHO-K1 but not in xrs-6 cells, indicating the involvement of NHEJ in the repair of γ-induced DSBs at a prolonged irradiation incubation time. To improve DSB measurements, we introduced in our PFGE protocol an antioxidant at the cell lysis step, thus avoiding free-radical side reactions on DNA and spurious DSBs. Addition of the metal chelator deferoxamine (DFO) decreased more efficiently the basal DSB level than did reduced glutathione (GSH), showing that measuring DSBs in the absence of DFO reduces precision and underestimates the role of NHEJ in the dose-rate effect on DSB yield.Key words: γ-irradiation, Chinese hamster ovary cells (CHO), nonhomologous end-joining (NHEJ), low dose-rate, deferoxamine.

Les cassures double brin (CDB) de l'ADN sont très dommageables pour les cellules. Nous avons examiné si, pour une dose donnée, un temps d'irradiation plus long favoriserait la réparation des CDB. Pour ce faire, nous avons fait varier la dose d'irradiation γ et le temps nécessaire pour la délivrer (un faible débit de dose de 0,05 Gy/min (FD) comparativement à un haut débit de dose (HD) de 3,5 Gy/min). Des cellules d'ovaires de hamsters chinois (CHO-K1) et des cellules mutantes Ku80 (xrs-6) déficientes en recombinaison non homologue (NHEJ) ont été irradiées en phase de confluence dans des blocs d'agarose à température ambiante par une source de rayonnement γ de césium 137. L'électrophorèse en champ pulsé (ÉCP) a été utilisée pour mesurer la « fraction of activity released » (FAR). À FD, le tiers des CDB ont été réparées dans les cellules CHO-K1 mais pas dans les cellules xrs-6, confirmant la participation du NHEJ dans la réparation des CDB induites par rayonnement γ à un temps d'irradiation de longue durée. Pour améliorer les mesures des CDB, nous avons ajouté dans notre protocole d'ÉCP comme un antioxydant à l'étape de la lyse cellulaire, évitant ainsi les réactions parasites des radicaux libres sur l'ADN et les CDB factices. L'ajout du chélateur métallique déferoxamine (DFO) a diminué plus efficacement le taux basal de CDB que le glutathion réduit (GSH), montrant que la mesure des CDB en l'absence de DFO diminue la précision et entraîne une sous-estimation du rôle des NHEJ dans l'effet du débit de dose sur le taux de CDB.Mots clés : rayonnement γ, cellules d'ovaire de hamster chinois (CHO), recombinaison non homologue (NHEJ), faible débit de dose, déferoxamine.[Traduit par la Rédaction]
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Document Type: Research Article

Publication date: February 1, 2004

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