Жизнь микробов в экстремальных условиях - Кашнер Д.
Скачать (прямая ссылка):
Часто высказывалась мысль о том, что увеличение содержания ДНК в клетке служит одним из факторов ее радиорезистентности. Это может быть обусловлено либо увеличением числа нуклеоидов в клетке, либо ее полиплоидностью. Нитевидная форма резистентных клеток Е. coli позволяет предполагать, что в них реализуется первый механизм. Однако было показано, что
содержание ДНК в клетках этих штаммов практически не отличается от такового в клетках дикого типа (Idziak, Thatcher, 1964).
Определение содержания GC-nap в ДНК восьми видов бактерий показало, что существует обратная зависимость между GC-содержанием и резистентностью клеток к рентгеновским лучам. В то же время между GC-содержанием и резистентностью к УФ-облучению наблюдается прямая зависимость. Такая корреляция утрачивает какой бы то ни было смысл в случае М. radiodurans,. резистентного к обоим типам излучения; однако она может иметь некоторое значение при отсутствии у бактерий эффективных систем репарации. Действительно, ДНК М. radiodurans характеризуется тем же нуклеотидным составом, что и ДНК штаммов Pseudomonas, исключительно чувствительных к ионизирующей радиации (Kaplan, Zavarine, 1962).
V. ПРИРОДА РАДИАЦИОННЫХ ПОВРЕЖДЕНИЙ
Идентификация жизненно важной мишени (мишеней), поражение которой приводит к инактивации клеток, имеет первостепенное значение для понимания природы резистентности. Хотя, по некоторым данным (Kimball, 1957; Gentner, Mitchell, 1975), негенетические мишени играют определенную роль при облучении клеток в высоких дозах, основная часть имеющейся информации свидетельствует о том, что при облучении в более низких дозах жизненно важной мишенью является ДНК. Толчок исследованиям в этой области дали представления о механизме радиационного поражения, развитые в теории мишеней (Lea, 1955; Timofeeff-Ressovsky, Zimmer, 1947; Hutchinson, Pollard, 1961; Zimmer, 1961). Согласно этой теории, диссипация энергии происходит таким образом, что основная часть непосредственных повреждений концентрируется вблизи места элементарного акта, т. е. в объеме мишени. Прохождение одной частицы или фотона через этот чувствительный объем, или мишень, должно привести к инактивации клетки.
Хотя эта теория подвергалась различным модификациям, особенно в том, что касается представления о непосредственной связи гибели клетки с первоначальным актом поглощения энергии, она остается мощным стимулом для развития представлений о жизненно важной мишени, поражаемой при облучении клеток. Данные, свидетельствующие о том, что повреждение ДНК, вызванное ультрафиолетовым облучением клеток, служит основной причиной их инактивации, чрезвычайно убедительны. Так, длины волн, характеризующиеся наиболее эффективным летальным и мутагенным действием, соответствуют спектру поглощения ну-
клеиновых кислот (Hollaender, Emmons, 1941). Кроме того, о локализации повреждений, индуцированных ультрафиолетовым облучением, в ДНК говорят результаты экспериментов, в которых было установлено, что гибель облученных клеток в основном обусловлена образованием в ДНК пиримидиновых димеров (Set-low, Setlow, 1963).
Доказательства того, что ионизирующая радиация также вызывает повреждение ДНК, носят более косвенный характер. Тем не менее есть несколько наблюдений, указывающих на то, что и при облучении рентгеновскими лучами жизненно важной ми-шеныо является ДНК:
1. Результаты исследования сенсибилизирующего действия включившихся в ДНК аналогов оснований, таких, как 5-бром-урацил, проведенного на многих биологических системах, показали, что увеличению чувствительности клеток к рентгеновским .лучам под действием 5-бромурацила строго соответствует увеличение чувствительности к ним трансформирующей ДНК, выделенной из той же культуры (Szybalski, Lokiewicz, 1962). Предположение о том, что мишенью может быть РНК, было отвергнуто, так как клетки Е. coli, выращенные в присутствии 5-фторура-цила, включающегося в РНК, но не в ДНК, не обнаруживали сенсибилизации (Kaplan et al., 1962).
2. Чувствительность организмов к рентгеновским лучам коррелирует с общим содержанием в них ДНК (Kaplan, Moses, 1964).
3. Радиационная чувствительность бактерий зависит от нуклеотидного состава их ДНК (Haynes, 1964; Kaplan, Zavarine, 1962).
4. Плоидность дрожжей влияет на их чувствительность к рентгеновским лучам (Mortimer, 1961). Доказательства того, что ДНК служит жизненно важной мишеныо, поражение которой приводит к инактивации клеток, подробно разбираются в работе Хачинсона (Hutchinson, 1966).
После того как было показано, что в замороженных растворах тимина под действием УФ-облучения возникают ковалентно связаные димеры (Beukers, Berends, 1961), стало ясно, что образование димеров представляет собой наиболее очевидное последствие УФ-облучения живых клеток. В состав димеров могут входить два соседних тиминовых или цитозиновых остатка либо один тимииовый и один цитозиновый остатки. Относительное содержание этих димеров зависит от соотношения между цитозином и тимином в ДНК, а также от частот их ближайшего сосед-ствования (Setlow, Carrier, 1966).
