Фотобиология - Конев С.В.
Скачать (прямая ссылка):
температуры, и клеточные экстракты на свету с длиной волны 340 нм не
устраняют повреждения, фото-реактивируемые в клетке. Это указывает на
неферментативную природу фотореактивации II. Характерно, что при
фотореактивации II димеры тимина не расщепляются и этот тип
фотореактивации, по-видимому, по своему механизму близок к фотопротекции.
Существует несколько рабочих гипотез, исходя из которых пытаются
объяснить механизм фотореактивации II. Согласно одной из них, свет с
длиной волны 334 нм подавляет рост н деление клеток, создавая тем самым
благоприятные условия для работы системы темновой репарации - повышение
эффективности выщепле-ния - замещения димеров. Исходя из другой гипотезы,
непрямую фотореактивацию связывают с разрушением в клетке хинонов,
входящих в состав электронно-транспортной цепи.
Фотореактивация III характеризуется более высокой квантовой
эффективностью и спектром действия с максимумом при 313 нм. Как и
фотореактивация II, она практически не зависит от температуры и скорости
дозы облучения. Эффект увеличения выживаемости при инкубации в жидких
средах (liquid-holding recovery) при ней не наблюдается. Фотореактивация
III также имеет неэнзиматическую природу. По мнению Джаггера, в основе
этого процесса лежит фотолиз урацил-тиминовых аддуктов, которые выделены
из облученных ДНК в растворе и в
2. Фотопротекция
297
клетке, имеют максимум поглощения при 313 нм и эффективно фотолизируются
светом.
Необходимо отметить, что фотореактивадия всех трех типов может иметь
место у различных организмов в самых разнообразных комбинациях. Например,
спектр действия фотореактивации Е. coli (рис. 55) имеет три максимума
(313, 350 и 385 нм), соответствующие трем типам фотореактивации, спектр
действия фотореактивации Streptomyces griseus - два (313 и 436 нм),
соответствующие фотореактивации I и II, а у мутантов S. griseus РНР-1 и
S. coelicolor представлена только фотореактивация III.
Для бактериофагов отмечена также ультрафиолетовая или W-реактивация,
которая заключается в увеличении выживаемости УФ-облученных фагов в
результате повторного облучения коротковолновым ультрафиолетом (250-300
нм) системы фаг - бактерия или даже клетки-хозяина перед инфицированием.
По механизму этот процесс отличается как от обычной фотореактивации, так
и от темновой репарации и связан, как стало ясно в последнее время, с
SOS-репарирующей системой (см. § 3). Показано, например, что и другие
воздействия, приводящие к репарируемым повреждениям ДНК, сопровождаются
реактивацией фага, аналогичной ультрафиолетовой.
2. ФОТОПРОТЕКЦИЯ
Фотопротекция - это уменьшение чувствительности к ультрафиолетовому свету
после предрадиационного облучения клеток видимым или длинноволновым
ультрафиолетовым светом. В результате такого предварительного облучения
Е. coli удается повысить выживаемость бактерий при УФ-облучении с 1 до
40%. В противоположность фотореактивации фотопротекция обнаружена у
Рис. 55. Спектр действия фотореактивации Е. coli (Jagger J., 1964)
298 Глава XVII. Репарация фотоповреждений в клетке
ограниченного числа представителей микроорганизмов, простейших и растений
и наблюдается даже у тех клеток (мутантов), которые не способны к
фотореактивации. Эффект фотопротекции описывается многоударной кривой, не
зависит от температуры (Qio=l"05) и представляет собой неэнзиматический
процесс. Фотопротекция наблюдается при меньших дозах, чем
фотореактивация.
Спектр действия фотопротекции представлен достаточно узкой полосой с
максимумом, положение которого у различных клеток варьирует от 310 до 340
нм. Природа хромофора, участвующего в этой реакции, не выяснена, как и
фотофизические и фотохимические стадии процесса. Обращает на себя
внимание параллелизм между величиной эффекта и степенью подавления
дыхания и деления клеток при облучении светом. Причиной подавления
дыхания и, как следствие, деления может быть обнаруженное фоторазрушение
хинонов в клетке, которые, как известно, участвуют в работе электронного
каскада. В свою очередь увеличение меж митотического интервала
благоприятствует темновым репарационным процессам, в результате которых
устраняются фотохимические повреждения ДНК. Подтверждением этого
представления является совпадение спектров действия фо-топротекции и
задержки клеточного деления Е. coli. Все это позволило некоторым авторам
рассматривать фотопротекцию как вариант фотореактивации II.
3. ТЕМНОВАЯ РЕПАРАЦИЯ
Одним из основных путей устранения клеткой опасных для жизни повреждений
генома является выработанный в ходе эволюции ферментативный аппарат
темновой репарации. Основной принцип работы этого аппарата заключается в
удалении (эксцизии) фотохимически поврежденных участков полинуклеотидной
цепи с последующей застройкой дефекта нормальными молекулярными
компонентами (нуклеотидами). Результат деятельности системы темновой
репарации - прогрессирующее во времени уменьшение содержания димеров в
ДНК клетки .после УФ-облучения, сопровождающееся стехиометрическим ростом
