Фотобиология - Конев С.В.
Скачать (прямая ссылка):
аминокислоты, пептиды и белки. В этом плане изучено уже более 100
очищенных белков. Основные результаты можно обобщить следующим образом.
Фотодинамически активные красители повреждают белок либо в
адсорбированном на макромолекуле состоянии, либо в момент столкновения
возбужденной молекулы красителя с белком. Белки повреждаются различными
красителями по одноквантовому, одноударному механизму, что следует из
экспоненциального характера дозной зависимости фотосенсибилизированной
инактивации и взаимозаменяемости интенсивности и времени облучения.
Квантовый выход фотоинактивации, как правило, низок (например, 6- 10_3
для системы лизоцим + ри-бофлавин и 5 • 10-4 для системы пепсин + эозин
или метиленовый синий) и обнаруживает выраженную зависимость от
парциального давления кислорода, pH среды и концентрации красителя. Как
показано Л. X. Эйдусом с сотр., при увеличении концентрации белка
квантовый выход возрастает до какого-то предела (кривая с насыщением). На
первый взгляд это трудно объяснимо. Обратим, однако, внимание на то
важное обстоятельство, что квантовый выход фотодинамического действия
рассчитывается с учетом всех поглощенных молекулами красителя квантов и
при этом часть возбужденных молекул красителя дезактивируется раньше, чем
произойдет их активное столкновение с белком. Отсюда понятно, что при
увеличении концентрации белка возрастает частота столкновений и все
большее число молекул красителя может реализовать свое действие (в момент
насыщения практически все).
Эффективность фотодинамического действия резко уменьшается при дефиците
воды, например, в пленках белка, что может быть связано с ухудшением
диффузии или прямым участием воды в механизмах фотодинамического
действия.
Квантовый выход фотосенсибилизированной инактивации понижается в
присутствии многих веществ: амино-
346
Глава XXII. Фотодинамическое действие
кислот, восстановителей, других белков, ионов некоторых металлов,
йодидов. В некоторых случаях описана защита белка одним фотодинамически
активным красителем от действия другого (явление антагонизма).
Квантовый выход фотодинамического действия слабо зависит от температуры
(энергия активации 3- 5 ккал/моль), что свидетельствует об определяющей
роли фотохимической реакции в суммарном процессе, не отягченном
температурно-активируемыми темновыми химическими стадиями.
Фотодинамическое действие реализуется не через разрывы пептидных связей,
а прежде всего через окисление остатков таких аминокислот, как гистидин,
триптофан, тирозин, метионин, цистеин, причем наиболее легко окисляется
гистидин и триптофан. Варьируя красители и характеристики среды, можно
достичь более или менее избирательной деструкции определенных
аминокислот. Например, гистидин разрушается при рН~6 (азот ими-дазола
ионизирован), тирозин - при рН>10 (ионизирована гидроксильная группа
фенольного кольца). Как правило, экспонированные иа поверхности белковой
глобулы аминокислоты разрушаются более эффективно, чем расположенные в ее
сердцевине. При измерении методом флеш-фотолиза переходных спектров
поглощения тирозина и триптофана Гросвейнером было показано, что, как и
УФ-облучение, видимый свет в присутствии эозина (фотодинамический эффект)
приводит к образованию одних и тех же лабильных промежуточных продуктов -
аланин-феноксильных и 3-индольных свободных радикалов соответственно.
Конечными стабильными продуктами фотоокисления триптофана являются
кинуренины и меланины, цистина - цистеиновая кислота; гистидин и тирозин
дают большой набор продуктов.
Обычно вслед за образованием стабильных фотохимических продуктов
происходят конформационные перестройки белковой макромолекулы, на что
указывают изменения ряда конформационно-чувствительных параметров:
дисперсии оптического вращения, электрофоретической подвижности,
вязкости, седиментационных характеристик, растворимости, ион- и
коэнзимсвязываю-щих свойств, количества титруемых SH-групп,
чувствительности к температуре и протеолитическим ферментам.
4. Нуклеиновые кислоты
347
Результатом структурных перестроек являются изменения функциональной
активности белков (каталитическая, иммунологическая, гормональная
активность). Потеря функциональных свойств белков может быть вызвана и
прямым разрушением аминокислотных остатков, входящих в активный центр
фермента.
4. НУКЛЕИНОВЫЕ КИСЛОТЫ
Фотосенсибилизированной инактивации нуклеиновых кислот свойственны такие
же физические закономерности, как и инактивации белков. Из пуриновых и
пиримидиновых оснований наиболее чувствителен к сенсибилизирующему
действию красителей гуанин. В опытах с гуанозином показано, что при его
фотосенсибилизирован-ном разрушении происходит разрыв обоих колец
основания с образованием рибозы, мочевины, рибозил-мочеви-ны и гуанидина.
В фотоокислении гуанозина' принимают участие как синглетный кислород, так
и свободнорадикальные продукты. Флавины вызывают быстрое фотоокисление
аденина и его нуклеотидов.
