Жизнь микробов в экстремальных условиях - Кашнер Д.
Скачать (прямая ссылка):
Получено много данных, подтверждающих вывод о том, что образование димеров в ДНК служит основной причиной летального и мутагенного действия УФ-облучения на биологические
системы (Setlow, 1966). Так, например, показано, что УФ-чувст-вительные мутанты не способны удалять димеры из ДНК (Set-low, Carrier, 1964; Boyce, Howard-Flanders, 1964). Кроме того, многие организмы содержат фермент, катализирующий мономе-ризацию димеров при освещении клеток видимым светом. Значительная часть клеток таких организмов может быть реактивирована, если после УФ-облучения их освещают видимым светом (Setlow et al., 1965). Предполагается, что повреждающее действие образования димеров на клетки основано на ингибировании синтеза ДНК (Setlow, 1964).
Образование димеров, однако, не единственная причина инактивации клеток при УФ-облучении. Так, например, среди фотопродуктов, образующихся при облучении бактериальных спор, димеры отсутствуют (Donnelan, Setlow, 1965). Другие типы повреждений включают гидроксилирование цитозина и урацила, образование цитозин — тиминовых аддуктов, сшивание ДНК с. белком, формирование поперечных сшивок в ДНК, а также разрывы цепей и денатурацию ДНК- Несомненно, значение таких повреждений возрастает при повышении интенсивности облучения. Опубликованы детальные обзоры, посвященные действию УФ-излучения на ДНК (Rahn, 1972, 1973).
Солнечная радиация, достигающая земной поверхности, содержит мало ультрафиолетовых лучей с длиной волны, соответствующей максимуму поглощения ДНК- Поэтому некоторые исследования были направлены на идентификацию повреждений, ответственных за инактивацию биологических систем под действием солнечной энергии. Результаты экспериментов с Е. coli (Harm, 1966) свидетельствуют о том, что и в этом случае инактивация в основном обусловлена индуцированным образованием пиримидиновых димеров. Однако эффективность индукции под действием солнечной радиации ниже, чем при 254 им. Эксперименты с,дрожжами показали, что повреждения, вызываемые солнечным светом, подвержены фотореактивации, что наводит на мысль об образовании пиримидиновых димеров (Resnick, 1970). Недавно было установлено, что пиримидиновые димеры образуются при облучении ДНК светом-с длиной волны 365 им (Tyrrel/
1973). Эти эксперименты были проведены, однако, с использованием очень высоких доз излучения (порядка 105 эрг-мм-2), и поэтому их можно интерпретировать и по-другому.
Повреждения ДНК, вызываемые ионизирующим излучением, подразделяются на две категории: непосредственные и опосредованные. Непосредственные повреждения представляют собой одноцепочечные или двухцепочечные разрывы в ДНК; они относительно редки. Опосредованные повреждения возникают в связи с образованием свободных радикалов, которые также вызывают одноцепочечные и двухцепочечные разрывы. Эта реакция подав-
ляется гистидином или SH-содержащими соединениями (Strauss, 1968). Опосредованные повреждения возникают также под действием другого класса свободных радикалов, которые химически модифицируют пиримидиновые основания (Cerutti, 1974).
Есть данные в пользу того, что повреждение оснований влечет за собой инактивацию Е. coli (Paterson, Setlow, 1972) и М. radiodurans (Hariharan, Cerutti, 1972). В то же время один из основных механизмов инактивации зрелых вирусов ионизирующим излучением связан, как предполагают, с возникновением в ДНК двухцепочечных разрывов, так как большинство одноцепочечных разрывов репарируется. Работа, в которой образование разрывов в ДИК фага Т7 исследовалось с помощью метода, позволяющего отличить одно- и двухцепочечные разрывы по их влиянию на константы седиментации нативной и денатурированной ДНК (Freifelder, 1966), показала, что число инактивированных фаговых частиц было равно числу образовавшихся двухцепочечных разрывов. Напротив, число одноцепочечных разрывов, определенное по уменьшению молекулярного веса ДНК, денатурированной щелочью, не соответствовало числу летальных событий.
VI. МЕХАНИЗМЫ РЕПАРАЦИИ ДНК
В настоящее время считают, что в основе радиорезистентности организмов лежат разнообразные внутриклеточные процессы, участвующие в репарации поврежденной ДНК. Большую ценность для исследования этих процессов представляет наличие хорошо охарактеризованных мутантных штаммов, радиационная чувствительность которых варьирует в чрезвычайно широких пределах.
' Со времени выделения радиационно-чувствительного мутанта Е. coli (Hill, 1958; Hill, Simson, 1961) было получено и охарактеризовано множество таких же мутантов бактерий, дрожжей и других грибов, в том числе мутанты Neurospora crassa (Chang, Tuveson, 1968), Aspergillus nidulans (Wright, Pateman, 1970), Saccharomyces cerevisiae (Cox, Parry, 1968; Snow, 1967), Schizosaccharomyces pombe (Haefner, Howerey, 1967; Schupbach, 1971; Nasim, Smith, 1975) и C-oprinus lagopus (Rahman, Cowan,
1974). Кроме того, был получен новый класс мутантов Е. coli (Kato, Kondo, 1979) и дрожжей (Nasim, Smith, 1975), чувствительных к ионизирующему излучению, но обладающих нормальной резистентностью к УФ-лучам.
