Электронные представления в теории точенных мутаций - Данилов В.И.
Скачать (прямая ссылка):
Так как реакция фотодимеризации означает разрыв л-связи 5—6 с последующим образованием циклобутано-вого кольца, то в состоянии Тх имеются более благоприятные условия для протекания этой реакции, чем в Sv Это предположение, высказанное одним из нас в 1966 г. [154], нашло прямое экспериментальное подтверждение в работах [161—169] по фотосенсибилизированной димеризации свободных (и включенных в ДНК) пиримидиновых оснований и их нуклеозидов в разбавленных растворах.
Таблица 11
Порядки связей тнмина в состояниях S0, Sj н Tv вычисленные методом ССП МО ЛКАО в многоконфигурационном приближении и методом открытых оболочек (последние даны в скобках)
Сеязь 5* S, г,
1---2 0,32(0,33) 0,34(0,29) 0,31(0,31)
1---6 0,32(0,29) 0,45(0,43) 0,32(0,31)
2---3 0,32(0,32) 0,28(0,34) 0,32(0,32)
2---7 0,85(0,84) 0,82(0,85) 0,85(0,85)
3---4 0,31(0,31) 0,21(0,19) 0,27(0,27)
4---5 0,32(0,33) 0,46(0,41) 0,45(0,45)
4---8 0,84(0,84) 0,65(0,53) 0,72(0,78)
5-6 0,88(0,90) 0,42(0,42) 0,19(0,11)
П римечание. Малые различия между результатами обоих методов для состояния S0 связаны с различным "описанием метильной группы (см. [154]).
Сравнение полной и спиновой электронных плотностей на атомах Са и Сй, полученных по методу открытых оболочек для состояния Ть показывает, что электронная плотность в основном обусловлена плотностью неспаренных электронов. Это существенно увеличивает реакционную способность исследуемых молекул, так как такоетриплетное состояние является состоянием валентной ненасыщеиности. Действительно, экспериментально показано [162,
169], что образование фотодимеров ТТ и ЦТ в ДНК протекает через состояние Ти если последнее каким-либо способом заселено.
Как следует из работы [170], первое триплетное состояние ДНК возникает из состояния Т1 тимина, поэтому расчет характеристик последнего дает информацию о соответствующем состоянии ДНК.
Механизм реакции ДИ- рис 23. Резонансные структуры, меризации без сенсибили- дающие основной вклад в состоя-зации зависит, однако, не ния 50, Si и Tt пиримидиновых только от электронных ха- оснований, рактеристик возбужденного состояния, но и от ряда кинетических факторов, определяемых условиями эксперимента. Имеются экспериментальные данные [171—173], косвенно свидетельствующие о том, что димеризацияТ в замороженных водных растворах протекает через состояние Si с промежуточным образованием возбужденного димера (эксимера). В последнее время появились доводы в пользу того, что образование фотодимеров в ДНК проходит как через 5Х, так и через Тг состояния [174]. Все же вопрос о механизме димеризаиии пиримидиновых оснований в ДНК следует считать открытым.
Мутагенное действие УФ-радиации
Наряду с летальным действием УФ-свет приводит также к мутагенному эффекту, обнаруженному впервые на Drosophila Альтенбургом [175]. В ряде работ [176 —178] было пока-
4*
зано, что большая часть наблюдавшихся точечных мутаций представляет собой транзиции Г — Ц ~ А — Т, однако часть мутаций была отнесена к транзициям А—Т ->Г—Ц. Наиболее прямым доказательством возникновения транзиций Г—Ц А—Т под действием УФ-света могут служить приве-
денные в табл. 12 результаты работы Яновского с сотр. [178]. Возникновение транзиций можно связать с различными фотопродуктами, образующимися в ДНК.
В работах [179—181] было доказано, что образование фотодимеров и, по-видимому, фотогидратов пиримидиновых оснований [182]индуцирует мутации, причем вклад димеров в УФ-му-тагенез достаточно велик; возникающие таким образом мутации связаны с заменами оснований, т. е. являются точечными [183]. В качестве возможного объяснения мутагенного действия димера Сетлоу [184] выдвинула механизм, основанный на экспериментально ус.
тановленном факте дезаминирования димеров ЦЦ [185] или
/\
ЦТ. Очевидно, что при этом превращение У ведет в процессе репликации к транзиции Г — Ц А — Т (У). Отметим также, что опытами in vitro обнаружена [186] спо-
/ч
собность димера УУ кодировать ие только как последовательность УУ, но и как ГУ. Это может служить основой возникновения трансверсий, которые, насколько нам известно, в эксперименте не найдены.
Индуцирование транзиций может быть обусловлено другими фотопродуктами ДНК, из которых наиболее важными являются гидраты Ц и У. Недавно было получено прямое доказательство того, что продукты фотогидратации представляют собой 5,6-дигидро-6-гидроксипроизводные Ц и У [187].
Из эксперимента известно, что У гидратируется легче, чем Ц [188], причем присоединение молекулы Н30 происходит в состоянии [167]. Поскольку гидратация представляет собой реакцию присоединения, то скорость ее протека-
52
Таблица 12* Замены аминокислот в А-белке трип-тофансинтетазы Е. colt, индуцируемые УФ-светом
Замена Кодон
Гли->-Арг ГГ*-*-АГ*
Гли-^>-Глу ГГх-+ГАх
Г ли->-Асп ГГу-*ГАу
Гли-»-Цис ГГу-^УГу
* См. обозначения на стр. 42.
ния тем больше, чем меньше порядок связи 5—б в состоянии Sj. Согласно выполненным расчетам, порядок этой связи в У (Т) меньше, чем в Ц (см. табл. 10), что объясняет экспериментальные результаты.
