Фотобиология - Конев С.В.
Скачать (прямая ссылка):
При изучении фотодинамического действия на системах ДНК (или РНК) +
краситель обнаружена специфическая деструкция гуаниновых остатков при
сравнительно меньшем повреждении тиминовых.
Имеются данные, что при фотосенсибилизированной инактивации разрывов
рибозо-фосфатного остова нуклеиновых кислот не происходит. Как и в случае
белков, реакция фотоокисления нуклеиновых кислот приводит к глубоким
структурным перестройкам, о чем свидетельствуют изменения вязкости,
температуры плавления ДНК, полярографического поведения, иммунологических
свойств, чувствительности к гидролитическим ферментам. При
фотодинамическом действии образуются также поперечные сшивки между ДНК и
белком, что уменьшает экстрагируемость нуклеиновой кислоты из клетки.
Структурно-химические повреждения нуклеиновых кислот ведут к значительным
нарушениям их биологической активности. Так, ДНК вируса табачной мозаики
теряет инфекционную, а ДНК пневмококка - трансформирующую активность.
Синтетическая полиуридил-гуа-
348
Глава XXII. Фотодинамическое действие
ниловая кислота утрачивает матричную активность при синтезе полипептидов
в опытах in vitro, а транспортная РНК кишечной палочки - способность
связывать аминокислоты. При облучении ДНК, полиаденилгуаниловой и
полицитидиловой кислот в присутствии фотодинамиче-ских красителей
снижается их матричная активность.
5. ВИРУСЫ И КЛЕТКИ
Рассматривая фотодинамическое действие различных красителей на вирусы и
клетки, необходимо прежде всего акцентировать внимание на том, по какому
пути - "нуклеиновому" или "белковому" - осуществляются повреждения.
Удобными объектами для этого являются вирусы, состоящие, по существу,
только из двух компонентов - нуклеиновой кислоты (ДНК или РНК) и белка.
Фотосенсибилизированная инактивация вирусов протекает по одноударному
механизму, что говорит о преимущественной роли нуклеиновых кислот.
Наиболее эффективными оказались красители, которые обладают высоким
сродством к нуклеиновым кислотам и активно ком-плексируют с ними в
растворе.
С другой стороны, фотодинамическая активность красителей зависит от
степени их проникновения через белковый чехол к нуклеиновой кислоте фага.
Действительно, по данным Ямомото, изучавшего фотодинамическое действие
многих красителей на бактериофагах Т-серии, наибольшей резистентностью
обладали фаги (ТЗ, Т5, Т7), у которых проникновение красителей через
белковый чехол было затруднено. Предынкубация фага Т2 с красителем при
различных температурах сенсибилизировала его к действию света, причем
величина температурного коэффициента была такой же, как и для процессов
диффузии через мембрану (Qio = 4). К тому же эффекту приводила обработка
фагов мочевиной, разрыхляющей белковую оболочку и облегчающей
проникновение красителя к ДНК. Приведенные факты не оставляют сомнений в
том, что первичное повреждение вирусов преимущественно локализовано в
нуклеиновой кислоте. Это тем более справедливо для мутаций вирусов,
обусловленных фото-динамическим действием. При фотодинамическом по-
6. Многоклеточные организмы
349
вреждении бактериофагов наблюдаются разрывы поли-нуклеотидной цепи.
Фотосенсибилизированные повреждения ДНК фагов могут элиминироваться
системой темновой репарации, но не фотореактивации.
Менее ясен вопрос о путях реализации фотодинами-ческого действия на
уровне более сложноорганизованной системы - клетки, где, по-видимому,
могут повреждаться как белки, так и нуклеиновые кислоты.
Для бактерий описаны как одно-, так и многоударные кривые летального
действия. Мишени для фотодинамиче-ского удара в значительной мере
определяются избирательностью накопления и сорбции красителей в различных
структурах клетки. Например, акридиновые красители преимущественно
концентрируются на хромосомах и вызывают их разрывы. Порфирины эффективно
накапливаются в лизосомах и также повреждают их. Существенный вклад в
фотосенсибилизированное повреждение клеток вносят и биологические
мембраны. Еще в 1908 г. Спайксом был описан сенсибилизированный
гематопор-фирином или хлорофиллом гемолиз эритроцитов. К настоящему
времени фотодинамическое повреждение мембран, проявляющееся в нарушении
их структуры и функции (проницаемость, активность ферментов),
продемонстрировано в большом числе опытов. В частности, показана
фотодинамическая деполяризация нервных и мышечных волокон, нарушение
барьеров проницаемости мембран лизосом с их разрывом и выходом
гидролитических ферментов, выход ионов К+ через плазматические мембраны
клеток, разобщение дыхания и фосфорилирования в изолированных
митохондриях.
По-видимому, по крайней мере некоторая часть мембранных эффектов связана
с сенсибилизированным окислением липидов.
6. МНОГОКЛЕТОЧНЫЕ ОРГАНИЗМЫ
В данном параграфе рассматриваются некоторые проявления фотодинамического
действия у многоклеточных животных и растительных организмов. Описано
летальное действие света на личинки москитов и даже некоторые виды
взрослых насекомых.
350
