Links between radiation track structure and clustered DNA damage
Project goals
Ionizing radiation can heal and kill and in both cases this is associated with complex DNA damages induced by energy deposition clusters in the particle track. While experimental methods are able to detect the clustered DNA damage, they are limited in description of its composition. Currently, only computer simulations can exceed these limits and provide information which would be inaccessible otherwise. We propose to extend the RADAMOL simulation tool to include DNA plasmid loop and nucleosome organizations and use it, coupled with Geant4 and Geant4-DNA physical track description, to analyse DNA damage complexity as function of radiation quality, DNA organization, scavenger concentration, and track sub-volume size. Owing to the capability of Geant4-DNA to simulate the particle tracks in event-by-event mode, the particle track can be simulated in high detail. The results will explain the link between physical track structure, nanodosimetric measurements of ionization clusters and biological effects on different structure level.
Keywords
plasmidDNAionizing radiationwater radiolysisnanodosimetryclusters
Public support
Provider
Czech Science Foundation
Programme
Junior Grants
Call for proposals
Juniorské granty 3 (SGA0201700002)
Main participants
Ústav jaderné fyziky AV ČR, v. v. i.
Contest type
VS - Public tender
Contract ID
17-03403Y
Alternative language
Project name in Czech
Souvislost mezi strukturou stopy záření a komplexním DNA poškozením
Annotation in Czech
Ionizující záření může uzdravovat i zabíjet a v obou případech jsou účinky spojeny s komplexními poškozeními DNA, které vznikají depozicí energie ve shlucích podél stopy ionizující částice. Experimentálními metodami lze komplexní poškození DNA detekovat, ne však přesně popsat jejich složitost. V současnosti mohou tyto limity překračovat pouze počítačové simulace a poskytnout tak jinak nedosažitelné informace. Rozšíření kódu RADAMOL o popis plasmidové smyčky DNA a nucleosomu a spojení s fyzikální strukturou stopy generovanou pomocí Geant4 a Geant4-DNA umožní analýzu složitosti poškození DNA jako funkce kvality ionizujícího záření, DNA organizace, koncentrace radikálových vychytávačů a dílčího objemu stopy. Díky možnostem Geant4-DNA simulovat stopu částice metodou událost po události, informace o stopě mohou být velmi detailní. Výsledky přinesou bližší popis vztahu mezi fyzikální strukturou stopy, nanodosimetrickými měřeními ionizačních shluků a biologickými účinky na různých strukturálních úrovních.
Scientific branches
Completed project evaluation
Provider evaluation
U - Uspěl podle zadání (s publikovanými či patentovanými výsledky atd.)
Project results evaluation
The project contributed to the precise description of DNA damage induced by ionizing radiation and development of software tools for DNA damage estimations that could be applied in biology and medicine. Four students worked within project. Results were presented at conferences successfully. Three papers published in impacted journals and one review are very good outcomes of the project.
Solution timeline
Realization period - beginning
Jan 1, 2017
Realization period - end
Jul 22, 2020
Project status
U - Finished project
Latest support payment
Apr 26, 2018
Data delivery to CEP
Confidentiality
S - Úplné a pravdivé údaje o projektu nepodléhají ochraně podle zvláštních právních předpisů
Data delivery code
CEP21-GA0-GJ-U/02:1
Data delivery date
Jun 30, 2021
Finance
Total approved costs
1,748 thou. CZK
Public financial support
1,748 thou. CZK
Other public sources
0 thou. CZK
Non public and foreign sources
0 thou. CZK
Basic information
Recognised costs
1 748 CZK thou.
Public support
1 748 CZK thou.
100%
Provider
Czech Science Foundation
CEP
BO - Biophysics
Solution period
01. 01. 2017 - 22. 07. 2020