Радиационная биофизика (ионизирующие излучения) - Кудряшов Ю.Б.
ISBN 5-9221-0388-1
Скачать (прямая ссылка):
(свободнорадикальное„о}
состояние молекулы)
(Эйдус Л.Х., 1972).
5. Модификация лучевого повреждения макромолекул___________163
При этом кислород может оказать поражающее действие, присутствуя не только во время облучения, но и после его окончания.
По мнению ряда радиобиологов, в облученном образце возникают два вида поражения: первый требует присутствия кислорода непосредственно «под лучом», второй способен длительное время сохраняться в отсутствие кислорода, т. е. образуются соответственно корот-коживущие и долгоживущие «скрытые» повреждения.
Анализ физико-химических процессов, приводящих к возникновению скрытых повреждений, требующих для своей реализации кислорода, актуален и в настоящее время. В частности, продолжается исследование связи этих эффектов с возникающими в результате облучения свободными радикалами (кислород влияет на спектр ЭПР облученных биомакромолекул и в ряде случаев даже приводит к исчезновению сигнала ЭПР облученных белков).
В целом, проблема возникновения и реализации скрытых повреждений далека от окончательного разрешения и продолжает оставаться предметом радиационно-биофизического изучения.
5.2. Влияние температуры во время прямого действия радиации
Радиочувствительность многих макромолекул зависит от температуры во время облучения. Пример этого приведен на рис. IV.21, где показана инактивация сухой РНКазы 7-излучением при трех различных температурах.
Механизм температурного эффекта также окончательно еще не установлен. Предполагают, что константа скорости реакции (или реакций), определяющей инактивацию макромолекулы, зависит от повышения температуры. По крайней мере некоторыми из таких реакций могут быть взаимодействия макромолекул с атомарным водородом и другими малыми радикалами, которые высвобождаются при облучении органических материалов и, вероятно, атакуют непораженные молекулы.
5.2.1. 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, т.е. в результате нагрева реализуются иные скрытые повреждения, чем те, на которые способен воздействовать кислород. Таким образом,
Рис. IV.21. Инактивация РНКазы 7-излучением 60 Со в вакууме при различных температурах
6*
164
Гл. IV. Прямое действие ионизирующих излучений
Концентрация глутатиона,
ммоль
Рис. IV.22. Влияние глутатиона на радиочувствительность инвертазы (смесь 5% инвертазы и глутатиона в разных концентрациях высушивали, а затем подвергали воздействию рентгеновского излучения)
Рис. IV.23. Зависимость фактора уменьшения дозы ФУД радиационной инактивации рибонуклеазы от концентрации прибавленного ци-стамина. ФУД = (D37 в присутствии цистами на)/(D37 для чистого фермента)
в одной и той же макромолекуле могут возникать по крайней мере два типа скрытых повреждений: независимые от кислорода и зависимые от присутствия его. В то же время под влиянием тепла не могут быть реализованы все типы скрытых повреждений.
Природа скрытых повреждений, требующих для своей реализации дополнительного теплового воздействия, продолжает исследоваться в настоящее время.
5.3. Роль молекул-примесей
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 тиолы (аминотиолы) и индолилалкиламины, известные в радиобиологии как классические радиопротекторы.
На рис. IV.22 показано, как изменяется относительная радиочувствительность инвертазы (ее оценивали по величине дозы D37) в зависимости от концентрации прибавленного глутатиона.
Для количественной оценки эффективности защитного агента часто определяют значение фактора уменьшения дозы (ФУД), которая определяется как отношение величины дозы ?>37 (или D50) в присутствии защитного агента к ее значению в отсутствие указанного агента. На рис. IV. 23 показано изменение величины ФУД для рибонуклеазы в зависимости от концентрации цистамина, прибавленного к ней в качестве «защитного» агента.
5. Модификация лучевого повреждения макромолекул
165
Не все примесные молекулы защищают белки. Так, прибавление сахарозы увеличивает степень инактивации рибонуклеазы в 2,6 раза. Аналогичным действием обладает целый рад углеводов.
Выяснение механизма защитного и сенсибилизирующего действия примесных молекул служит предметом радиационно-биофизического анализа. Прогресс в этой области во многом зависит от понимания природы начальных поражений, возникающих в облученных макромолекулах.
Существует ряд гипотез о механизме защиты макромолекул низкомолекулярными соединениями. Прежде всего, защитное действие последних 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 биомакромолекулы R' по типу реакции (IV.6).
