Фотобиология - Конев С.В.
Скачать (прямая ссылка):
биологических объектов взаимоотношения между скоростью подавления
синтезов РНК и белка могут быть различными, причем чаще всего более
чувствителен синтез РНК. Фоточувствительность биосинтезов различных видов
РНК возрастает в ряду
Глава XVI. Ингибирование макромолекулярных синтезов 289
т-РНК-и-РНК-р-РНК. Известно также, что рибосо-мальная РНК 23S более
чувствительна, чем 16S или 4S.
В свою очередь синтез различных ферментов в клетке одного и того же
микроорганизма и идентичных фермен-тов в разных микроорганизмах
подавляется с неодинако* вой эффективностью. Например, индукционный
синтез ферментов подавляется раньше, чем суммарный синтез белков.
Синтез ДНК и белка ингибируется по одноударному,
РНК - по двухударному механизму, что может быть объяснено необходимостью
повреждения двух участков ДНК для прекращения транскрипции.
В 1964 г. Сетлоу предположил, что ДНК-полимераза останавливается в ходе
синтеза дочерней комплементарной цепи около каждого пиримидинового
димера. Это предположение косвенно, подтверждается данными Раппа и
Ховард-Фландерса, обнаружившими на штамме Е. coli К-12 uvr А6, лишенном
ферментов темновой репарации, параллелизм между числом димеров и
уменьшением скорости синтеза ДНК, что позволило оценить время задержки
ДНК-поли-меразы у каждого димера в 10 с. В облученных клетках
синтезируется не целая ДНК, а ее укороченные фрагменты, длина которых
коррелирует со средним расстоянием между димерами в цепи материнской ДНК.
Такая же фрагментация характерна и для синтеза и-РНК и р-РНК у Е. coli
В1, В/r и Bs_i. Фрагментация РНК обусловлена отрывом РНК-полимеразы от
матрицы в димерсодержащих участках.
Аналогичным образом облучение влияет на синтез белка. Обнаруживаются
укороченные полипептидные цепи белков и возникают изменения общего заряда
ма-
Рис. 54. Спектры действия ингибирования синтеза белка и РНК (/) и
поглощения нуклеиновых кислот (2) (Hanawalt Р., Set low R., 1960)
290 Глава XVI. Ингибирование макромолекулярных синтезов
кромолекулы и ее конформации. Это следует, например, из данных о
способности фрагментов полипептидной цепи диссоциировать при более низких
концентрациях соли, чем обычный белок. Подчеркнем, что фрагментация белка
отражает фрагментацию и-РНК-
Общее торможение синтеза белка приписывается замедлению синтеза и-РНК и
белка рибосомами вследствие потери терминальных кодонов и-РНК при
фрагментации. Это затрудняет своевременный отрыв рибосомы с полипептидной
цепью от матрицы. Торможение синтеза белка может быть обусловлено также
задержкой синтеза рибосом. Характерно, что при малых дозах (десятки
Дж/м2) преобладает "рибосомальный", а при больших (сотни Дж/м2) -
матричный (и-РНК) эффекты подавления.
Большие дозы облучения, приводящие к накоплению фотопродуктов в самой и-
РНК, приостанавливают трансляцию у каждого места повреждения, о чем
говорит прогрессирующее по градиенту уменьшение скорости синтеза
различных белков полицистронного гена по мере удаления от оператора.
Подобная ситуация отмечена для gal- и lac-оперонов Е. coli.
К сожалению, на вопрос первостепенной важности, подавление какого
макромолекулярного синтеза приводит к гибели или ингибированию деления
клеток, еще ответить нельзя. Основной причиной создавшейся
неопределенности являются трудности методического характера. Во всех
работах анализируются биосинтезы не определенных видов макромолекул ДНК,
РНК и белка, а их совокупность ("вал"). Вместе с тем хорошо известно, что
прекращение синтеза лишь одного ключевого белка (при продолжении всех
остальных биосинтезов) может привести к гибели или подавлению деления
клеток. Интерпретация данных по ингибированию УФ-лучами синтеза ДНК
затруднена также вследствие гетерогенности клеток в культуре. При этом
гетерогенность популяции увеличивается в ходе облучения. Именно поэтому
Смит и Хэнеуолт условно разделили клетки по их ответу на облучение на три
класса: 1) образующие колонии и синтезирующие ДНК (эффективная
репарация); 2) не образующие колонии, но синтезирующие ДНК; 3) не
образующие колонии и не синтезирующие ДНК.
Глава XVI. Ингибирование макромоЛекулярных синтезов 291
Ярким примером отсутствия прямой связи между подавлением клеточного
деления и синтезом ДНК (равно, как и других макромолекул) могут служить
некоторые штаммы Е. coli, у которых облучение ингибирует деление клеток,
но существенно не влияет на все макромолеку-лярные синтезы. При этом
возникают длинные (до 1 мм) аномальные полиплоидные клетки-филаменты,
содержащие большое количество ядроподобных структур нуклео-идов.
Способность образовывать филаменты свойственна штаммам бактерий, которые
содержат гены fil+ (локализованный между try и gal) и Ion (локализованный
между gal и lac). Спектр действия филаментообразования имеет нуклеиновый
характер, а сам эффект вызывается малыми дозами облучения. Характерно,
что УФ-облучение в этом случае, существенно не тормозя синтеза ДНК, РНК,
белков и биомассы клеток, препятствует клеточному делению - образованию
