Фотобиология - Конев С.В.
Скачать (прямая ссылка):
молекул красителя, приходящихся на полинуклеотид, сокращалось время жизни
замедленной флуоресценции. Эти данные свидетельствуют о том, что энергия
электронного возбуждения мигрирует сначала по триплетным уровням
оснований до "столкновения" с ближайшим комплексом основание - краситель,
а затем после триплет-синглетного переноса на краситель высвечивается в
виде замедленной флуоресценции.
Чрезвычайно важно, что в ряде работ Галли обнаружена делокализация
энергии возбуждения между основаниями ДНК при комнатной температуре, хотя
вопрос о механизмах этой миграции энергии еще далеко не решен. Из данных
Вайля и Галли следует, что флуоресценция красителей, комплексированных с
ДНК, снабжается энергией, поглощаемой не одним, а 10- 20 или 25-30
основаниями.
"Откачка" энергии на краситель сопровождается одновременной защитой ДНК
от фотоповреждений. Г. Б. Завильгельский с сотр. проследил влияние
красителей акридинового ряда (атебрин, акридиновый оранжевый, профлавин)
на фоточувствительность инфекционных ДНК к летальному действию
ультрафиолетового света и показал, что максимальной защитной
эффективностью обладает атебрин, ингибирующий около 96% летальных
повреждений.
В связи с тем, что участие синглетного и триплетно-го возбужденных
состояний в фотохимических реакциях полинуклеотидов определяется тремя
факторами (природой основания, поглотившего квант света, типом
фотохимического превращения и условиями, в которых оно протекает), мы
будем обсуждать вопрос о роли синглетных и триплетных уровней для каждого
конкретного случая в отдельности.
3. ТИПЫ ФОТОХИМИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ
Прежде всего необходимо подчеркнуть, что пуриновые основания
приблизительно на порядок более фото-резистентны, чем пиримидиновые.
Поэтому нуклеина-
4. Димеризация тимина
227
вые кислоты повреждаются в основном через фотохимию пиримидиновых
оснований. К настоящему времени выявлено несколько типов фотохимических
реакций, ведущих к различным повреждениям ДНК: образование димеров
тимина, урацила, цитозина, цитозин-тимина, тимин-урацила; гидратация
цитозина и урацила; внутримолекулярные и межмолекулярные сшивки ДНК;
сшивки ДНК - белок; разрывы сахаро-фосфатного остова нуклеиновых кислот.
4. ДИМЕРИЗАЦИЯ ТИМИНА
В 1958 г. Бькжерс, Иильстра и Берендс обнаружили, что при
ультрафиолетовом облучении замороженных водных растворов тимина
образуется фотопродукт, который позднее хроматографически был выделен в
чистом виде и по молекулярному весу, элементарному составу,
кристаллографическим, ИК-спект-роскопическим свойствам и растворимости
идентифицирован как циклобутановый димер. Аналогичные димеры образуются в
однонитевых полинуклеотидах и ДНК.
Смысл реакции фотодимеризации заключается в разрыве 5,6-двойной связи у
обоих партнеров и образовании циклобутанового кольца:
%VhjV/vh V4SV"
CfV4Н Н N о Ч о N^JV^o
I I I н н I
Н м Ц н
Как прямая, так и обратная реакции имеют чисто фотохимическую природу и
не требуют термической активации: в замороженных растворах тимина в
интервале от 0 до -196° С скорость реакций не изменяется, т. е. Qio= 1,
Дакт = 0.
Из облученных модельных соединений, например тимидил-тимидина, с помощью
тонкослойной хроматографии выделены четыре типа димеров с циклобутано-ным
кольцом -два цис- и два грамс-изомера:
228 Глава XII. Действие УФ-света на нуклеиновые кислоты
О
Однако при облучении ДНК обнаруживается лишь один цис-димер типа I. Под
действием коротковолнового света (например, Я= = 235 нм) димеры моно-
меризуются. Поскольку спектры поглощения димеров и мономеров, пере-
крываясь, сильно различаются между собой (рис. 45), при длительном
облучении для каждой волны возбуждающего света в спектральном интервале
перекрытия устанавливается динамическое равновесие, при котором скорость
прямой равна скорости обратной реакции. Так, известно, что для Я= = 285
нм отношение эк-стинкций димер/мономер в 1000 раз меньше, чем для Я=235
нм. Поэтому применение "насыщающего" облучения 239 нм после 290 нм, как
показали Сетлоу и Ка-
Рис. 45. Спектры поглощения тимииа (/), облученного ти-мииа (2),
тимииового димера (3) и спектр действия реверсии димер-ниономер (4)
(Setlow R., 1961)
4. Димеризация тимина
229
риэ, резко уменьшает концентрацию димеров в ДНК и политимидиловой
кислоте. Изменение стационарного равновесия между димерной и мономерной
формами в политимидиловой кислоте при переходе от длинноволнового к
коротковолновому облучению иллюстрируется следующей схемой:
,____, ЛДЛ 20% Т-т *кор 90% Т-Т
100% Т -Т-> I 1--------------> г !•
Спектры действия образования и разрушения димеров в политимидиловой
кислоте, как и следовало ожидать, близки по форме к соответствующим
спектрам поглощения, хотя и имеют некоторые различия, о которых мы будем
говорить ниже.
Вследствие бимолекулярного характера реакции фотодимеризации ее квантовый
выход сильно зависит от концентрации и степени взаимоориентации мономеров
в момент возбуждения одного из них. При идеальном стереометрическом
