Радиационная биофизика (ионизирующие излучения) - Кудряшов Ю.Б.
ISBN 5-9221-0388-1
Скачать (прямая ссылка):
В ДНК облученной клетки могут возникать также ковалентные сшивки ДНК-белок. Их количество возрастает с увеличением степени конденсации хроматина с выходом, сравнимым с выходом ОР. Сшивки наблюдаются между определенными основаниями ДНК и аминокислотами белков, например, между цитозином и тирозином, тимином и тирозином и др. Количество сшивок зависит также от качества излучения: с возрастанием ЛПЭ радиационно-химический выход их увеличивается.
6.1.2. Повреждения ДНК при внутреннем облучении
Остановимся кратко на повреждениях ДНК, вызываемых излучениями инкорпорированных в эту макромолекулу радионуклидов, наиболее часто применяемых в биологических экспериментах: 3Н, 14С, 32Р. Оценка радиобиологического эффекта этих ^-излучающих радионуклидов затрудняется тем, что в результате радиоактивного
6. Повреждения и процессы восстановления ДНК
253
Таблица V1.6. Повреждения ДНК в клетках млекопитающих, индуцированные действием излучений с низкими ЛПЭ
Тип повреждений Количество повреждений
в клетке на 1 Гр
однонитевые разрывы (ОР) 1000
повреждение оснований 500
сшивки ДНК-белок 150
двунитевые разрывы (ДР) 40
распада названные изотопы превращаются в стабильные элементы — гелий (Не), азот (N) и серу (S) соответственно. Такое превращение радионуклидов называется трансмутацией. Таким образом, повреждения, возникающие в исходных органических молекулах, могут быть обусловлены, с одной стороны, воздействием /^-излучения, с другой — изменением элементного состава вследствие трансмутации одного из типов атомов, что приводит к внезапному нарушению распределения орбитальных электронов в молекуле с последующей перегруппировкой их и образованием стабильной, но другой молекулярной конфигурации.
Для вычленения вклада радиационной компоненты в суммарное повреждающее действие радиоактивного распада приведенных радионуклидов используется методика суицидальных экспериментов, предложенная Херши с соавт. в 1951 г. Суть ее состоит в том, что, например, в азотистое основание ДНК или какую-либо аминокислоту клеток вводится радиоактивный изотоп, меченые клетки затем подвергаются охлаждению до такого состояния, когда метаболические процессы в ней прекращаются, и единственным событием остается распад радиоактивных: атомов. После выдерживания клеток в таком состоянии для достижения измеряемого количества трансмутаций клетки инкубируют при температуре, физиологической для их жизнедеятельности, и оценивают радиобиологический эффект (по выживаемости), произведенный ^-излучением.
3Н
При включении 3Н в пуриновые основания ДНК главными продуктами трансмутационного компонента радиоактивного распада радионуклида в 8-м положении пуринового остатка являются 8-оксо-7-дигидроаденин (8-оксоА) и 8-оксо7,8-дигидрогуанин (8-оксоГ) — те же соединения, которые возникают при повреждении пуриновых оснований оксирадикалами. В опытах на фаге Л образование 8-оксоА и 8-оксоГ в определенных количествах оказывается для бактериофага летальным. Эффективность инактивации фага (число летальных повреждений на 1 3Н-распад в фаговом геноме) за счет 3Н-распада в позиции 8 пуринов та же самая, что измеряется при повреждении в положениях 5 и 6 колец пиримидиновых оснований ДНК.
254 Гл. VI. Реакции клетки на действие ионизирующих излучений
Образование 8-оксоГ ответственно за главную часть мутагенного эффекта, вызываемого 3Н. При этом эффективность мутагенного действия 3Н-пуринов (частота мутаций на 1 3Н-распад в фаговом геноме) возрастает от 2,4-кратной при отсутствии в бактериальной клетке одного из ферментов репарации нарушенного спаривания А:Г — ДНК-гликозилазы — до 55-кратной, когда отсутствует и другой аналогичный фермент — формам идопиримидин-ДНК-гликозилаза. Последняя устраняет до 40% от общего количества 8-оксоГ, образующегося при /3-распаде 3Н, но не предохраняет от мутаций, возникающих в ДНК в результате ошибок репаративной репликации по местам апуриновых-апиримидиновых участков, образуемых гликозилазами в нитях ДНК.
14С
Энергия возбуждения его составляет и 45 эВ. Этого достаточно для разрыва любой химической связи в молекуле ДНК. Поэтому при /9-распаде 14 С в составе колец азотистых оснований ДНК будет происходить раскрытие колец, либо (и) будут возникать аналоги с заменой углерода на азот. Таким образом, радиоактивность 14С может вызывать трансмутации и ОР. Появление ДР в данном случае маловероятно.
32 р
Распад 32 Р в составе ДНК с вероятностью = 0,1 приводит к образованию ДР и с вероятностью = 1 — ОР. Разрыв связей происходит по чисто химическим причинам, т. к. в результате распада 32Р образуются серноэфирные связи, которые не устойчивы в водных растворах и легко гидролизуются. Образовавшиеся при распаде одной цепи ДНК радикалы взаимодействуют с окружающими молекулами, в том числе и со второй цепью макромолекулы, а это в конечном счете приводит к ДР ДНК. По-видимому, основной вклад в летальный эффект клеток при распаде 32Р, включенного в ДНК, вносит трансмутационная составляющая.
