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放射線の標的分子は，主としてDNAであると考えられています。
放射線によるDNA損傷を大きく分類すると、
(a) DNA1本鎖切断
(b) DNA2本鎖切断
(c) 塩基損傷
(d) 塩基喪失
(e) 変性領域
(f) 分子内架橋
に分けられます。
(a)(c)(d)(e)は放射線によって高頻度に起こる損傷であるが、修復が容易であるため細胞死には影響がない。一方、(b) は頻度は少ないが修復が困難であるため、細胞死の第一原因と考えられている。(f)ではDNA合成できないため細胞は増殖できず、また、この損傷の修復過程においてDNA2本鎖切断を生ずるので、細胞死の原因の一つと考えられている。
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