Радиационная биофизика (ионизирующие излучения) - Кудряшов Ю.Б.
ISBN 5-9221-0388-1
Скачать (прямая ссылка):
5* Модификация лучевого повреждения макромолекул
Чувствительность макромолекул к радиационному воздействию можно изменить по меньшей мере в два или три раза в зависимости от условий во время облучения или после него. К числу агентов,
5. Модификация лучевого повреждения макромолекул
161
3 5 L—1_____________________I_1_I INI I I
& 0 2 4 6 8
О | I-------J------1_____1_____I I I
* 120 240 360 480 600 720
Pi
Давление, мм рт. ст.
*
о
Рис. IV. 19. Инактивация сухой РНКазы 7-излучением 60Со в вакууме (1) и в присутствии кислорода (2)
Доза облучения, хЮО Гр
Рис. IV.20. Относительная чувствительность сухого трипсина к действию 7-излучения в зависимости от содержания кислорода во время облучения (за единицу принята радиочувствитель-
ность трипсина в вакууме)
которые модифицируют радиочувствительность макромолекул, относятся кислород, температурное воздействие, присутствие молекул-примесей и др. Каждый из этих факторов, естественно, не может повлиять на физический акт переноса энергии излучения к макромолекуле, и все-таки эти воздействия способны усилить или ослабить лучевое повреждение. Поэтому считают, что модифицирующие агенты влияют не на первичные акты абсорбции энергии, а на более поздние этапы лучевого поражения. Например, они могут изменить характер миграции энергии внутри макромолекулы или между молекулами, избирательно защитить определенные функциональные группы, ре-парировать лучевые повреждения или изменить характер физикохимических реакций, в которые вступают облученные молекулы.
5.1. Модифицирующее действие кислорода
В экспериментах с сухими препаратами ферментов было установлено, что их радиочувствительность значительно возрастает, если облучение проводится в атмосфере кислорода, а не в вакууме.
На рис. IV.19 представлены результаты эксперимента по сопоставлению эффективности инактивации сухой РНКазы 7-излучением в вакууме и в атмосфере кислорода. Значение дозы D37 для инактивации рибонуклеазы в вакууме примерно вдвое выше, чем в атмосфере Ог-
Приведем еще один пример модифицирующего влияния кислорода на прямое действие облучения (рис. IV.20). На рисунке видно, что даже незначительное содержание кислорода в среде приводит к резкому возрастанию инактивирующего действия данной дозы облучения. При увеличении давления Ог примерно до 120 мм рт. ст. эффект инактивации возрастает; дальнейшее повышение содержания кислорода в среде оказывается неэффективным.
6 Ю.Б. Кудряшов
162
Гл. IV. Прямое действие ионизирующих излучений
Механизм кислородной радиосенсибилизации молекул в прямом действии излучения выяснен все еще недостаточно. Ряд исследователей (например, Дертингер и Юнг, 1973) объясняли способность кислорода повышать чувствительность макромолекул к прямому действию излучения тем, что некоторые молекулы, изначально получившие повреждение, восстанавливаются в отсутствие кислорода в результате одного из таких процессов:
а кислород ингибирует обе реакции либо за счет перехвата электрона, либо за счет превращения радикала М' в перекисный радикал МО2 (в последнем случае возникает необратимое повреждение, связанное с пероксидацией радикала М*).
В обоих случаях предполагается, что кислород оказывает потенцирующее действие, т. е. он не увеличивает истинное число первичных повреждений, а тормозит или полностью прекращает протекание восстановительных процессов.
5.1.1. Кислородное последействие
J1. X. Эйду с и его сотрудники обнаружили пострадиационное действие кислорода на ферменты, которое было названо кислородным последействием. Один из экспериментов, в которых был обнаружен этот эффект, состоял в следующем. Ампулы с сухим пепсином облучали в анаэробных условиях в дозах, в 1,5 раза превышающих дозу D37, затем облученный фермент переносили (без доступа О2) в герметическую камеру, наполненную аргоном, где и проверяли активность фермента. Было показано, что при облучении ферментная активность не теряется и в анаэробных условиях может сохраняться длительное время. В отсутствие воды кислород также не оказывал инактивирующего действия, и лишь при увлажнении препарата происходила его инактивация под действием кислорода, степень которой увеличивалась с ростом поглощенной дозы.
Существование долгоживущих скрытых повреждений*), реализуемых при взаимодействии с кислородом, доказано, по крайней мере, для некоторых ферментов по критерию их инактивации. Отсутствие поражения некоторых объектов при анаэробном облучении свидетельствует, что кислород не просто один из агентов, модифицирующих поражение, а необходимый участник определенных видов поражения.
*) Согласно принятому определению, «скрытое (потенциальное) повреждение — это состояние, при котором исследуемые свойства макромолекулы после ее облучения не отличаются от исходных (имеется в виду эмпирическая структура молекулы), но могут стать иными в силу дополнительных внешних воздействий или в результате процессов, происходящих в объекте»
(ионизированная молекула) МН+ + е —> МН, (IV.21)
