Внешняя среда и развивающийся организм - Баранов В.С.
Скачать (прямая ссылка):
Нуклеиновые кислоты. Из всех химических групп нуклеиновых кислот наибольшей чувствительностью к УФ-радиации характеризуются остатки пиримидиновых оснований: димеризация с образованием циклобута новых .димеров. Особенно эффективно эта реакция протекает с участием двух остатков тимина. В ДИК один из остатков тимнна после поглощения фотона реагирует с другим невозбуждеиным остатком, находящимся в той же цепи, так что между пимп возникают две коиалентные связи по 5,0-угл сродным атомам; получающееся соединение и есть ггик.тобутапо-вый димер (Павильгельскнй, Парибок, 1971; Смит, Хенеуолт, 1972). Интересная особенность этого щюцесса— его фотообратнмость. В ходе иепре-рывпого облучения устанавливается динамическое равновесие между мономерными и димерными формами остатков тимнна. Поскольку поглощение света тимиповыми димерами сильно нарастает с уменьшением длины
волны примерно от 280 до 200 им (Смит, Хенеуолт. 1972). а тлмин поглощает в области 315—200 нм с максимумом около 265 им (Венкстерн. Баев. 1967), при облучении в области УФС преобладает распад димеров, и равновесное состояние характеризуется шнигам уровнем димеров. В условиях воздействия радиации области УФВ большая часть способных к димеризации тимипов оказывается и димерной форме.
Важная фотохимическая реакция ииримкдпнов фотогидратация: присоединение к пиримидиновому кольцу по 5,В двойной связи молекул воды, при этом получается 6-окси*5-гидропнрнмпдин. Такой модификации особенно легко подвергается цитозин, когда ои находится в песпирали-зовапных участках молекул нуклеиновых кислот (Смит, Хеиеуолт. 1972).
В определенных условиях остатки пиримидиновых оснований фотохимически образуют ковалентные связи с химическими группами белков, например тиоловой группой цистеива (Fisher et al., 1У74); тем самым молекулы нуклеиновой кислоты и белка «сшиваются» друг с другом (Smith, O’Leary, 1967).
Нуклеиновым кислотам также свойствен ряд сенсиб или :ш ров и иных фотохимических реакций, одни из которых не требуют участия кислорода, а в другие кислород обязательно вовлекается (фотодинамическое действие). К реакциям первого типа, например, относится взаимодействии с канцерогенными углеводе родами и фурокумаринами, протекающее под действием радиации областей УФА п УФВ. Установлено, что 3,4-бепзпн-рен и производные фурокумарипа, поглощая УФ фотоны, могут присоединяться к нуклеиновым кислотам: при этом бепзпирен взаимодействует с гуанином, тимином, урацилом (Simon, 1967). Фурокумарипы реагируют со всеми пиримидиновыми основаниями, да лая продукты присоединения цнклобутапового типа. Реакционное место в основаниях -- 5,О-двойная связь, а и фурокумаринах таких мест два: 4,3- и 4.Г)-двойные связи (Bevilacqua, Bordin, 1973). Благодаря этому фурокумарипы, например 8-мстоксилсорален, образуют продукты при соединения с одним основанием или с двумя. Это наблюдается о Д1ТТ\: взаимодействие 8 метоксипсо-ралепа с двумя остатками тимггаа, расположенными в различпых цепях, имеет своим результатом появление межцепочечпых сшивок (Завильгель-ский и др., 1975).
Нуклеиновые кислоты, как и белки, восприимчивы к фотодинампче-скому действию. В этом процессе, в противоположность прямому действию УФ-пзл учения, видимый свет вызывает фотодеструкцию ие пиримидн-нов, а в основном остатков гуанина (Simon, 1967; Смит, Хенеуолт, 1972).
Структурные лшшды. В липидах обнаружено и подробно исследовано фотооклслепие ненасыщенных групп, прежде всего цепей ненасыщенных жирных кислот (НЖК) фосфолипидов (Рощупкии, 1973). а также холестерина (Bergstrom. Samuelsson. 1961). Эта реакция в общих чертах сходна с перекисвым автоокислепнем липидов и поэтому называется перекислим фотоокпелопием (ПФО). Фотоокисление ITVKK осуществляется с большой скоростью во всем УФ-диапазопе длин волн. Заключение о пере-кисном характере этого процесса базируется на том, что ирп УФ-облучении в присутствии кислорода воздуха в фосфолипидах генерируются продукты, типичные для верекисного окисления (Рощункин, 1973; Бурлакова и др., 197Г»).
Результаты исследовании молекулярного механизма ПФО НЖК мож-по суммировать (рис. 19). Согласно этому рисунку, л механизме ПФО
Рис. 19. Фотохимические превращения НЖК
rh — фрагмент Н/КК (—с:нг—сн:—сн- сп сп,—ен=сн—сп.);
ООН.
ItOOII — гидроперекись f—CH.—С1Ь- -СП -СН=СН—СН=СН—Clt );
ROO—перекисный радикал ШКК; hvi- hv,— действующие фОФОпм; Ог — кислород; S сенсибилизатор; А — иш'жжемдант; Р -- вторичные фотонродувты; пояснения ом. и тексте
ЫЖК существенны четыре момента. Во-первых, этот процесс иредстав-ляет собой сенсибшгизиронанную реакцию, начинающуюся с поглощения фотонов (hvi) в молекулах сенсибилизаторов, в качество которых могут выступать ароматические группы белков — пи дол и бензольное кольцо (Владимирок, Рощупкпп, 197")), иротопорфиршг. рибофлавин, собственные продукты окислеппя НЖК (Roshchuplcin et al., 1975), всегда присутствующие в липидпых системах. .Механизм сенсибилизации ТТЖК пока изучен слабо. Известно лишь, что в случае протопорфирина эго явление скорее всего сводится к генерации синглетпого кислорода (Doleiden et ai., 1974). Ароматические аминокислоты стимулируют процесс, возможно, путем взаимодействия их свободных радикалов с НЖК. Во-вторых, ПФО НЖТ? может развиваться как цепная разветвленная реакция, в которой разветвление осуществляется в ходе фотохимического (Tiva) распада гидроперекисей, вероятно, в конечном счете до перекисных радикалов; зти радикалы уже без участия фотонов инициируют цепь окислеппя исходных НЖК. Следует отметить, что описанное фотопревращепис гидроперекисей можно считать и актом сенсибилизации НЖК собственным продуктом окислении. В-третьих, л бвомембранах ПФО ТГ/КК тормозится антиоксидантами: в клетках млекопитающих это прежде всего «-токоферол (витамин Е), а в иных клетках антиоксидантами могут быть другие соединения, в частности каротипоиды. Как показывают результаты исследования эритроцитов, a-токоферол при облучении в области УФС, однако, не останавливает ПФО НЖК полностью, а лишь снижает его скорость (Rosliclmpkin el al., 1975). Причина этого кроется в том, что а-то-коферол подвергается прямому фотоокислению (Ьгя) и что продукт ингибировании — гидроперекись, как было указано выше, быстро фотохимически превращается в перекисный радикал, и процесс окислении НЖК продолжается. В-четвертых, рассматриваемый процесс с точки зрения образования стабильных продуктов может включат!, две фотохимические стадии: образование гидроперекисей в результате присоединения к ГОК ft
