Жизнь микробов в экстремальных условиях - Кашнер Д.
Скачать (прямая ссылка):
Изуч'ение энзимологии репарации радиационных повреждений у этой бактерии только начинается. Представлены данные, свидетельствующие о том, что радиационно-чувствительный мутант UV17 дефектен в отношении ДНК-полимеразной активности, которая составляет у него 1—2% активности дикого типа. Радиационно-резистентные мутантные штаммы, полученные из штамма UV17 при обработке его нитрозогуанидином, имели нормальный уровень активности этого фермента (.Gentner, 1973 и личное сообщение). Ионизирующее излучение индуцирует у М. radiodurans освобождение связанной с клеточной поверхностно экзонуклеазы (Gentner, Michel, 1975). Хотя данная экзонуклеаза и не участвует в пострадиационной деградации ДНК, это явление можно рас-
сматривать как модель освобождения связанных с мембранами репаративных ферментов после облучения. Более подробное исследование знзимологии репарации ДНК у М. radiodurans было бы полезным для углубления нашего понимания молекулярных основ радиорезистентности.
VIII. РАДИАЦИОННО-РЕЗИСТЕНТНЫЕ ШТАММЫ
При изучении радиорезистентности использовались и другие виды бактерий. Результаты исследований весьма сходны с полученными для М. radiodurans. Опыты с использованием штамма Salmonella typhimurium, который по резистентности к у-нзлучс-нию в 20 раз превосходит штамм дикого типа (Davis et al., 1973), показали, что за 4 ч инкубации, проведенной после облучения клеток в дозах 20—50 крад, у штамма дикого типа деградации подвергалось 30—50% ДНК, а у радиорезистентного штамма менее 15%. Пострадиационный синтез ДНК в клетках штамма дикого типа снижался при дозе облучения 20 крад и полностью подавлялся при дозе 200 крад; при облучении клеток радиорезистентного штамма в дозе 200 крад наблюдалась лишь задержка, но не-полное ингибирование синтеза ДНК- При равных дозах ионизирующей радиации в ДНК нормального и резистентного штаммов первоначально возникало равное количество одноцепочечных разрывов. Однако у резистентного штамма разрывы ре-парировались намного более эффективно. Таким образом, эти данные соответствуют представлению о том, что радиорезистентность организма в основном определяется эффективностью репарации. Вместе с тем следует отметить сходное исследование с использованием Salmonella thompson (Allwood, Jordan, 1970), которое показало, что резистентность мутантного штамма не связана прямо с его способностью репарировать разрывы. Интересно, что для этого штамма, обозначенного Salmonella thompson/r, характерны те же морфологические аномалии, что и для резистентных к ^-излучению штаммов Е. coli. Причина повышенной резистентности этого штамма Salmonella ihompson неясна.
Большая работа была проведена с мутантами Е. coli, уже упоминавшимися в разделе, посвященном вариациям радиационной чувствительности. В экспериментах по оценке эффективности репарации у трех таких штаммов определялась скорость синтеза ДНК после облучения. При облучении в низких дозах (10 — 30 крад) у штамма Е. coli дикого типа (D37 = 4 крад) ii штамма 1 у (D37 = 20 крад) наблюдалось постоянное снижение скорости синтеза ДНК на 70—90%- У Е. coli 12у (D37 = 35 крад) было отмечено временное ингибирование синтеза ДНК, а у наиболее резистентного штамма Е. coli 6у (D37 = 50 крад) —20%-ная стимуляция. В сходном исследовании были обнаружены зиачитель-
иые различия в скорости и степени деградации ДНК У этих штаммов (Stavric et al., 1968). Очевидно, что синтез и деградация ДНК имеют непосредственное отношение к радиорезистентности. Для Е. coli было показана, что у резистентного штамма деградирует меньше ДНК, чем у чувствительного (Shaffer, McGrath, 1965).
У двух штаммов Е. coli исследовалось образование и репарация разрывов цепей ДНК (Stavric et al., 1971). Штамм дикого типа и радиорезистентный мутант облучали возрастающими дозами 7-лучей и прослеживали постепенное уменьшение скорости седиментации ДНК, указывающее на возникновение одноцепочечных разрывов. Скорость седиментации ДНК из облученных клеток радиорезистентного мутанта восстанавливалась до ее первоначального значения в течение определенного периода роста после облучения. Этого ие наблюдалось с облученными клетками исходного штамма, что свидетельствует о его неспособности репа-рировать большинство разрывов цепей.
Значимость таких исследований ограничена в связи с тем, что резистентные штаммы неполно охарактеризованы генетически. Это ограничение затрудняет интерпретацию полученных данных с точки зрения радиорезистентности. Однако, поскольку выводы из экспериментов с искусственно полученными штаммами в основном совпадают с тем, что известно о встречающемся в природе М. radiodurans, они могут расцениваться как дополнительное доказательство существования положительной корреляции между эффективностью репарации и радиорезистентностью.
IX. ЗАКЛЮЧИТЕЛЬНЫЕ ЗАМЕЧАНИЯ
Стимулом для исследования реакции микроорганизмов на облучение послужило стремление решить проблемы, связанные с опасностью радиации для человечества. Можно было надеяться, что подобные исследования внесут свой вклад в понимание фундаментальных механизмов инактивации клеток и репарации повреждений, индуцируемых излучением. В этом смысле работы такого рода оказались весьма успешными.
