Фотобиология - Конев С.В.
Скачать (прямая ссылка):
2. Инактивация фагов и плазмид
279
Квантовый выход инактивации различных фагов колеблется от 10~2 до 10~5.
Потеря фагом биологической активности может быть результатом повреждения
нуклеиновой кислоты (тогда он теряет способность к размножению) или
белкового чехла (тогда фаг неспособен проникнуть в клетку).
Как правило, потеря вирулентности осуществляется по одноударному
механизму и имеет "нуклеиновый" спектр действия (рис. 51, 52).
Дополнительное облучение уже инактивированного фага повреждает по
многоударному механизму его чехол (белковый спектр действия), что связано
с фотоденатурацией многих молекул белка (см. рис.
51). Однако у некоторых фагов фоточувствительность нуклеинового и
белкового компонентов соизмерима. Так, белковый спектр действия с
максимумом при 280 нм (см. рис. 51) был получен для подавления
способности к агглютинации вируса гриппа. У некоторых фагов (бактериофаг
Bad. megatherium, фаг Т1 и др.) в спектрах действия потери инфекционной
активности наряду с более значительным нуклеиновым максимумом при 260 нм
представлен и белковый максимум при 280 нм.
Появление белкового максимума может быть обусловлено повреждением чехла с
потерей фагом сорбционно-проникающих свойств, повреждением ДНК
свободнорадикальными продуктами фотолиза белка и сшивками ДНК - белок.
Если учитывать величины квантовых выходов всех трех процессов, последняя
причина кажется наиболее вероятной.
Тем не менее у фагов основным хромофором и субстратом для фотохимических
повреждений является нуклеиновая кислота, а не белок. Так, Сетлоу и
Бойсом было показано, что квантовый выход инактивации фага фХ174 в
пересчете на поглощение нуклеиновой кислоты
Рис. 52. Спектр действия инактивации вируса X картофеля (/) н спектр
поглощения вирусной РНК (2) (Kleczkowski A., Govier D., 1969)
280
Глава XV. Летальное действие света
почти не изменяется в спектральном интервале 235- 280 нм. Постоянство
квантового выхода фотопроцесса в пределах полосы поглощения активного
света, как известно, свидетельствует об однородности хромофора.
Подавление инфекционной активности мало зависит и от того, облучается ДНК
фага или целый фаг.
В отличие от этого фоточувствительность свободной РНК выше, чем в
интактном вирусе табачной мозаики (ВТМ), что может быть обусловлено
защитным эффектом белкового чехла или различиями в конформации
нуклеиновой кислоты в растворе и фаге. В этой связи большой интерес
представляют опыты Мак Ларена, показавшего, что два различных штамма
вируса табачной мозаики (U1 и U2) обладают различными квантовыми выходами
инактивации в водной суспензии, но характеризуются одинаковой
фоточувствительностью изолированных РНК, и квантовый выход инактивации
реконструированных вирусов, состоящих из РНК U1 +белок U2 и РНК U2 +белок
U1, определяется фоточувствительностью белкового донора. Результаты этих
опытов скорее всего можно объяснить тем, что белковая оболочка при
образовании гибридных вирусов способствует возникновению своей
"комплементарной" конформации РНК, которая и определяет уровень
фоточувствительности вируса.
Характер элементарных фотохимических реакций в нуклеиновых кислотах,
приводящих к гибели фагов, в настоящее время более или менее ясен.
Инактивация ДНК-содержащих фагов, по-видимому, связана с фото-
димеризацией, а не фотогидратацией оснований, поскольку после
пострадиационной тепловой обработки, достаточной для разрушения гидратов,
их активность не восстанавливается.
На доминирующую роль пиримидиновых димеров и прежде всего димеров тимина
в гибели фагов прямо указывают опыты Г. Б. Завильгельского с сотр. Ими
была обнаружена прямая пропорциональная зависимость между абсолютным
числом тиминовых остатков и поперечным сечением инактивации у природной и
репликативной однотяжевой ДНК фага фХ174. Хроматографический анализ
гидролизированной ДНК фагов Т4 и <рХ174, облученных биологическими дозами
ультрафиолетового
2. Инактивация фагов и плазмид
281
света, выявил тиминовые и урацил-тиминовые димеры.
Наконец, летальные УФ-повреждения ДНК фагов фо-тореактивируются. Так,
после проникновения в клетку-хозяина активность Т-фагов возрастает
примерно в 1000 раз при облучении видимым светом. Этот факт-• наиболее
веский аргумент в пользу тиминовых димеров, поскольку именно они
элиминируются в ходе фотореактивации.
Характерно, что для большинства фагов число димеров, возникших под
действием УФ-света, больше числа летальных ударов. Так, по расчетам
Зауербира и Хауга, только один из семи димеров приводит к инактивации
фага Т4. Это может в первую очередь означать, что роль различных участков
ДНК неравноценна и димеризация оснований в значительной части ДНК не
приводит к инактивации. Иначе говоря, в цепи ДНК существуют критические и
некритические участки.
Повреждения в некритических участках приводят к ненаследуемым эффектам
(удлинение латентного периода одноступенчатого цикла размножения, периода
лизиса) у бактериофагов, имеющих двухтяжевую ДНК или РНК. Эффект
