Фотобиология - Конев С.В.
Скачать (прямая ссылка):
Описано три типа спектров действия фотомутагенеза: 1) чисто нуклеиновый
(ДНК) с максимумом при 260-265 нм (рис. 59); 2) чисто белковый с
максимумом при 280 нм; 3) смешанный спектр с нуклеиновыми и белковыми
компонентами. Наиболее часто встречаются спектры действия первого и
третьего типов.
Для некоторых биологических тест-объектов (об-
1. Мутацнн
307
ратные мутации чувствительного к стрептомицину штамма Е. coli В/r)
отмечается линейность между частотой мутации и дозой облучения, для
других (например, летальные мутации у дрозофилы) - экспоненци-альность.
Как правило, эффективность УФ-света нелинейно зависит от его дозы (рис.
60): она снижается
Рис. 59. Спектры действия гибели (X), мутации (О) дрожжей (а) н
мутагенеза Е. coli H/r 30R (б) (Raut С., Simpson W., 1955):
при слишком малых или больших дозах. При этом нелинейность, по данным
Свенсона и Штадлера, имеет неодинаковый характер для различных длин волн
ультрафиолетового света. У многих микроорганизмов зависимость отношения
числа мутаций к числу выживших клеток описывается кривой следующего типа
(см. рис. 60): рост - плато (максимум)-падение
("завал"). Подобные кривые получены для бактериофагов, насекомых и высших
растений. Иногда, однако, "завала" кривой не происходит даже при очень
больших дозах (100-500 Дж/м2).
Появление максимума может быть обусловлено большей вероятностью гибели
мутированных клеток или увеличением вероятности реверсии мутированных
клеток к дикому состоянию. Согласно второй гипотезе, в основе реверсии
мутантов к дикому состоянию может лежать, например, усиление
репарационных процессов вследствие задержки деления или снятия
генетического дефекта супрессорными мутациями. Если бы появление
максимума было обусловлено увеличением вероят*
308 Глава XVIII. Мутационные н рекомбинационные процессы
1
иости реверсии мутированных клеток к дикому состоянию, то при больших
дозах облучения, при которых выход мутантов максимален, должны были
наблюдаться явные аномалии в кривых выживаемости. Такие аномалии, однако,
не наблюдаются в действительности. В связи с этим представляется более
обоснованной первая гипотеза.
Увеличение вероятности гибели мутированных клеток может быть вызвано: 1)
ростом вероятности гибели несущих мутации клеток под действием noil^
следующих фотоповреж-7оо^ | дений ДНК, поскольку ^ мутанты обладают повы-
шенной фоточувствитель-Ю ностью; 2) увеличением | ^ гибели мутированных
кле-ток через взаимодействия ядра с цитоплазмой, поврежденной большими
дозами УФ-света; 3) гетерогенностью клеточной популяции; 4)
возникновением некритических повреждений ДНК, препятствующих миграции
энергии к критическим мутагенным участкам полинуклеотидной цепи.
Первое, третье и четвертое предположения легко уязвимы для критики.
Например, при справедливости первого предположения оставшаяся после
первого облучения популяция клеток (отличная по геному от исходной)
обладала бы при Повторном облучении повышенной фоточувствительностью, что
не подтверждается экспериментом. К настоящему времени следует считать
наиболее обоснованным объяснение максимума за счет взаимодействия
мутантного ядра с дефектной цитоплазмой. Действительно, отмечается
повышенная смертность мутантов в период их "темновой" жизни.
Доза *Ю , Дм/спора
Рнс. 60. Зависимость частоты мутаций (У) и выживаемости (2) спор грибов
от дозы облучения (Я=265 нм) (Pamper S., Atwood К-, 1955)
1. Мутацнн
309
Мутагенная фоточувствительность, как правило, существенно зависит от всех
факторов, которые были рассмотрены в гл. XV. При мутагенном эффекте, как
и при летальном, температура облучения практически несущественна, а
пострадиационная важна. Эффективность мутагенного действия
ультрафиолетового света мало зависит от концентрации кислорода в среде.
Мутации у фагов вызываются при облучении их не только внутри клетки-
хозяина на различных стадиях инфекционного цикла, но и вне ее - in vitro.
Что же известно о молекулярных механизмах фотомутагенеза? Судя по
спектрам действия, первичные фотофизические и фотохимические процессы
локализованы главным образом в самой ДНК, хотя на основании косвенных
данных высказывается предположение о возможности непрямого мутагенеза
через фотообразование в клетке химических мутагенов, модифицирующих
геном.
Значительный вклад в мутагенез вносит основное повреждение ДНК -
образование пиримидиновых и прежде всего тиминовых димеров. Аргументами в
пользу этого являются следующие факты: 1) обнаружение димеров в
мутированных клетках; 2) сходство спектров действия мутагенеза фагов со
спектром поглощения тимидина; *3) фотореактивируемость предмутаци-онного
состояния: сравнение штаммов phr+ и phr~ показало, что около 90%
стрептомициновых и "про-тотрофных" мутаций обусловлено димерами; 4)
параллелизм между снижением частоты мутаций и количеством димеров у
дефицитных по ферментам темновой репарации мутантов Е. coli в последующих
после УФ-облучения генерациях родительских клеток; 5) возникновение
