Основы радиационной биофизики - Кудряшов Ю.Б.
Скачать (прямая ссылка):
Температурное последействие. В облученных белковых молекулах возникают скрытые повреждения, переходящие в явные при дополнительном тепловом воздействии, например, возникающие внутримолекулярные повреждения приводят к инактивации фермента после обработки облученного препарата теплом. Тепловое воздействие эффективно и после аэробного облучения,
Рис. 111—21. Инактивация РНКазы у-лучами 60Со в вакууме при различных температурах (по Окада и др., 1970)
т. е. нагревом реализуются иные скрытые повреждения, чем те, на которые способен воздействовать кислород. Таким образом, в одной и той же макромолекуле могут возникать по крайней мере два типа скрытых повреждений. Под влиянием тепла не могут быть реализованы все типы скрытых повреждений, в том числе чувствительные к Ог- Природа скрытых повреждений, требующих для своей реализации дополнительного теплового воздействия, исследуется в настоящее время.
'О 0.1 1 10 100
Концентрация глутатиона,
Рис. Ill—22. Влияние глу-татиоиа на радиочувствительность инвертазы (смесь 5% инвертазы и глутатиона в разных концентрациях высушивали, а затем облучали рентгеновскими лучами) (по Брамсу, 1960)
Рис. III—23. Зависимость фактора уменьшения дозы ФУД от концентрации добавленного цистамина при лучевой инактивации рибонуклеазы. ФУД= = ?>37 в условиях зашиты/Озт при облучении чистого фермента (по Юнгу, 1966)
Присутствие молекул-примесей во время облучения. Облучение белка в смеси с рядом низкомолекулярных веществ может либо уменьшить его радиочувствительность (эффект защиты), либо увеличить ее (эффект сенсибилизации). Наиболее выраженным защитным действием в сухих системах обладают вещества, содержащие сульфгидрильную группу или дисульфидную связь. На рис. III-22 показано, как изменяется относительная радио-чувствительность инвертазы (ее оценивали по величине дозы Dzi) в зависимости от концентрации добавленного глутатиона.
Для количественной оценки эффективности защитного агента часто определяют величину «ФУД» — фактора уменьшения дозы, которая определяется как отношение дозы Z)37 (или Dm) в присутствии и в отсутствие защитного агента. На рис. III-23 показано изменение величины ФУД в зависимости от концентрации цистамина, добавленного в качестве «защитного» агента.
Не все примесные молекулы защищают белки — добавление сахарозы увеличивает степень инактивации рибонуклеазы в 2,6 раза. Аналогичным действием обладает целый ряд углеводов.
Выяснение механизма защитного и сенсибилизирующего действия примесных молекул служит в настоящее время предметом радиационно-биофизического анализа. Прогресс в этой области
во многом зависит от понимания природы начальных поражений, возникающих в облученных макромолекулах. В настоящее время обсуждается ряд гипотез о механизме защиты макромолекул низкомолекулярными соединениями. Во-первых, их действие может осуществляться за счет конкуренции за высокоактивные свободные радикалы (атомарный водород и другие фрагменты облученных молекул), которые могут .вызывать структурные поражения макромолекулы. Другая возможность состоит в том, что защитный агент способствует восстановлению пораженной макромолекулы за счет переноса водорода с защитного вещества (PH) на свободный радикал пораженной биомакромолекульг (R-) по типу реакции (III-9).
Были предложены гипотезы, связывающие защитное действие низкомолекулярных веществ с процессами межмолекулярной миграции энергии, т. е. полагают, что в облученном межмолекуляр-ном комплексе «макромолекула — примесь» возможна миграция энергии и заряда. В зависимости от того, какая из компонент этого комплекса является донором или акцептором, возможно ослабление или усиление повреждения биомакромолекулы. Эффективность миграции энергии зависит от степени комплексооб-разования. Показано, что в механической смеси (комплексообра-зование отсутствует) защитный агент обладает гораздо более слабым действием, чем при наличии комплекса защитного соединения и макромолекулы (комплекс получают из раствора при совместном осаждении макромолекулы и защитного соединения). В то же время известно, что при комплексообразовании миграция заряда гораздо сильнее, чем >в механической смеси этих же веществ. Вероятно, за счет миграции энергии и заряда защитный агент «отводит» избыточную энергию, поглощенную облученной макромолекулой.
Модифицирующее действие низкомолекулярных примесных молекул используют для выяснения роли миграции энергии в начальных радиобиологических процессах, тем более что в реальных условиях (в ядре, цитоплазме или органоидах) биомакромолекулы ¦ окружены низкомолекулярными субстратами, которые могут служить донорами или акцепторами поглощенной энергии излучения.
В последние два десятилетия использование модифицирующих агентов становится традиционным приемом биофизического анализа первичных процессов лучевого поражения макромолекул и значительно более сложных систем, включая клетку и многоклеточный организм. Таким образом, пытаются подойти к выяснению роли свободных радикалов в возникновении структурных повреждений и последующей инактивации макромолекул. Представляет 'интерес использование агентов, видоизменяющих выход первичных радикалов или их характер, с последующим изучением структурных повреждений, возникающих в модифицированных условиях.
