Жизнь микробов в экстремальных условиях - Кашнер Д.
Скачать (прямая ссылка):
Второй тип темновой репарации — пострепликативная рекомбинационная репарация — был впервые описан Товард-Флен-дерсом (Howard-Flanders, 1968а). Как указывает само название,
Повреж-
дение
основа-
ний
Эндону-
клеаза
Разры в-цепи
— Модифи-кация
Рис. 11.5
эта репаративная система устраняет повреждения в ДНК после того, как произошла ее репликация. Сообщалось (Howard-Elan-, ders, 1968а), что клеточная система репликации способна «обходить» некоторые из димеров в матричной цепи ДНК, оставляя в растущей цепи бреши, расположенные напротив каждого из них. Было экспериментально показано, что число брешей, возникающих таким путем, примерно соответствует числу димеров в ДНК (Rupp, Howard-Flanders, 1968). В результате процесса, сходного с рекомбинацией и включающего обмен между сестринскими нитями, образуется ДНК с двумя интактными цепями. В более позднем исследовании (Ganesan, 1974) было обнаружено, что при заполнении брешей происходит обмен между облученной родительской цепью ДНК и иеоб'лученной дочерней цепыо. Кроме того, в этой работе было установлено, что для образования интактных, не содержащих димеры молекул ДНК, заполнение брешей не обязательно, вместо этого концентрация димеров может просто постепенно снижаться в ходе последовательных циклов репликации ДНК после облучения.
Получены мутанты бактерий и "дрожжей, чувствительные к летальному действию ионизирующего излучения, но не чувствительные к ультрафиолетовым лучам. Их существование рассматривается как свидетельство того, что какие-то промежуточные
этапы репарации повреждений, вызываемых каждым из этих видов излучения, различаются между собой. Показано, что мутанты бактерий, чувствительные к рентгеновскому излучению, не способны репарировать одноцепочечные разрывы в ДНК (Карр, Smith, 1970; McGrath, Williams, 1966). О механизме (механизмах) репарации повреждений, вызываемых ионизирующим излучением, известно меньше, чем о репаративных механизмах, действующих при ультрафиолетовом облучении.
Сравнение репаративных систем прокариот и эукариот показывает, что у эукариот эти механизмы значительно более сложны. Это усложнение заметно даже у таких примитивных эукариотических организмов, как дрожжи. Известно, что у 5. cerevi-siae на радиационную чувствительность влияет 32 генетических локуса (Сох, Parry, 1968; Game, Сох, 1972), а у делящихся дрожжей Schizosaccharomyces pombe радиационная чувствительность находится под воздействием 22 независимых локусов (Nasim, Smith, 1975).
О факторах, определяющих эффективность систем темновой репарации у разных организмов, известно мало. Представляется вероятным, что она зависит от числа молекул различных ферментов репарации, приходящихся на одну клетку. Среди других факторов можно назвать эффективность действия этих ферментов и степень деградации ДНК в точках повреждений.
VII. Micrococcus radiodurans
Наши представления о системах репарации ДНК основаны главным образом на исследованиях радиочувствительных мутантов различных организмов. Эти представления применимы и к встречающимся в природе видам микроорганизмов с высокой резистентностью. Экспериментальные данные свидетельствуют о существовании положительной корреляции между радиорезистентностью и эффективностью репаративных систем.
В настоящем обзоре мы сконцентрируем внимание на М. radiodurans как примере организма с высокой резистентностью и эффективными репаративными системами. Доза Уф-излучения, необходимая для инактивации 90% клеток УФ-резистентиого штамма Е. coli [К 12 АБ 1157], составляет около 1000 эрг-мм-2 (Воусе, Howard-Flanders, 1964), в то время как для достижения такого же эффекта у М, radiodurans требуется доза 10 000— 15 000 эрг-мм-2. Сходный результат получен и для ионизирующего излучения: гибели клеток не наблюдается при их облучении в такой высокой дозе, как 5- 10s рад (Moseley, Laser, 1965).
В настоящее время выделены по крайней мере три других ра-диорезистентных вида из рода Micrococcus. Один из них был получен из облученного филе пикши (Davis et al., 1963). Существу-
ют гладкие и шероховатые штаммы этого кокка, а также штаммы со значительно сниженным содержанием пигмента. Гладкий штамм более резистентен к ^-излучению, чем шероховатый, и при высоких дозах радиации его резистентность сравнима с резистентностью М. radiodarans. Еще один вид был обнаружен в воздухе (Levis, 1971). Исключительно радиорезистентный окрашенный в оранжево-красный цвет представитель Micrococcus был выделен из облученного индоокеанского бомбиля (Harpodon nehereus). Этот штамм был обозначен как Micrococcus radiophi-lus (Levis, 1973); он более резистентен к у-излучению, чем М. га-diodurans (Lewis, 1971).
Исключительная резистентность М, radiophilus вызывает особый интерес, исследование кривых выживания выявило очень длинное плечо, выходящее за пределы 1,5 мрад. Этот организм обладает наивысшей резистентностью к у-излучению по сравнению со всеми изученными до сих пор микроорганизмами. Для него характерна также необычайная резистентность к УФ-излуче-нию, превышающая резистентность всех исследованных в этом отношении бактерий. Кривая выживания при УФ-облучении состоит из трех компонентов (Lewis, Kumta, 1972): очень длинного плеча, доходящего до 9000 эрг-мм~2, экспоненциальной части и выраженного «хвоста», который начинается при 25 ООО эрг-мм-2 и тянется значительно дальше 50 000 эрг ¦мм-2. Наличие большого плеча указывает на существование исключительно эффективной клеточной системы репарации. Хотя потенциально этот новый штамм представляет огромный интерес, с ним до сих пор не проводились биохимические исследования репарации.
