Фотобиология - Конев С.В.
Скачать (прямая ссылка):
концентрация неспаренных электронов (спиновая плотность). При этом
значительно уменьшается и подвижный порядок связи 5-6: двойная связь
приближается к одинарной. Это способствует ее "разрыву" и замыканию меж-
232 Глава XII. Действие УФ-света на нуклеиновые кислоты
тиминовых связей благодаря "электронным вакансиям" (высокой спиновой
плотности). По данным Пюльмана, способность различных пиримидинов к
димеризации удовлетворительно коррелирует с рассчитанными для них
квантовомеханическими характеристиками. С помощью приближенного метода
расчета (самосогласованное поле) В. И. Данилов пришел к выводу, что
наилучшие условия для димеризации создаются в три-плетном, а не в
синглетном состоянии. Это хорошо согласуется с приведенными выше
экспериментальными данными.
Итак, большинство экспериментальных данных свидетельствует о триплетом
механизме образования тиминовых фотодимеров. Тем не менее вероятность
проте-
Рис. 46. Кривые потенциальной энергии взаимодействия между молекулами
тимина (Lamola А., 1968)
кания реакции фотодимеризации через синглетное состояние, особенно при
благоприятных физических и физико-химических условиях, остается
достаточно высокой.
По мнению Ламолы, характер взаимодействия между двумя молекулами тимина
при условии оптимального стерического соответствия зависит от расстояния
О
между партнерами (рис. 46). При расстоянии 3-4,5 А наблюдается экситонное
взаимодействие с заселением обоих уровней экситонного состояния. Если
молекулы
О
сближаются еще больше (~2,8 А), из нижнего экеи-
6. Димеризация урацила
233
тонного состояния возникают эксимеры, которые переходят прямо в димер.
5. ДИМЕРИЗАЦИЯ ТИМИНА В ОБЕЗВОЖЕННЫХ ПЛЕНКАХ
И СПОРАХ
При облучении твердых пленок тимидина, а также спор бактерий, обладающих
повышенной резистентностью, образуется нециклобутановый димер - 5-
тиминил-5,6-дигидротимин
О О
Образованию этого продукта в спорах способствует, по-видимому, особая
конформация ДНК, характерная для спор.
6. ДИМЕРИЗАЦИЯ УРАЦИЛА
Фотодимеры урацила с циклобутановым кольцом выделены и идентифицированы
при УФ-облучении урацила или его производных в замороженных и водных
растворах урацилсодержащих динуклеотидов, полиуридино-вой кислоты, РНК
вируса табачной мозаики, транспортной и рибосомальной РНК:
234 Глава XII. Действие УФ-света на нуклеиновые кислоты
Из четырех теоретически предсказанных стереоизомеров урацила при
облучении образуется в основном цмс-изомер типа
Как и в случае тимина, димеризация урацила фото-обратима. Квантовые
выходы прямой и обратной реакций зависят от длины волны света. Их
максимальные значения для полиурациловой кислоты составляют 0,1 (А.=248
нм) и 0,45 (А.=230 нм) соответственно. Скорость бимолекулярной, но
одноквантовой реакции фо-тодимеризации урацила обнаруживает явно
выраженную зависимость от его концентрации в растворе, возрастая в 2 раза
для уридил-2'-(3') -фосфата при переходе от 10~4 до 10~2 моль/л. По-
видимому, фотоди-меризация урацила, как и тимина, протекает через его
триплетное состояние, на что указывает уменьшение скорости димеризации в
присутствии триплетных тушителей и ее увеличение при избирательном
заселении триплетных уровней с помощью сенсибилизаторов.
На основании данных по тушению Браун и Джонс оценили время жизни
триплетного состояния урацила в 2 • 10-5, а Шетлар - в 10-7 с.
Фотодимеризация цитозина обнаружена при УФ-об-лучении цитозина, цитидил-
цитидина, полиуридилцити-диловой кислоты и ДНК:
В Н
7. ДИМЕРИЗАЦИЯ ЦИТОЗИНА
NH, NH.
- NHj
+ ОН
н
Цитозин
Н И Димер цитозина
9. Пиримидиновые аддукты
235
NHZ о
О
О
Н Н
Смешанный урацил - цито -оиновый димер
Н
Н
Димер урацила
Квантовый выход димеризации возрастает в 9 раз при увеличении pH от 3,0
до 6,5. Фотодимеры цитозина под действием коротковолновых лучей
мономеризу-ются. Димеры цитозина неустойчивы и в темноте могут
мономеризоваться или дезаминироваться, превращаясь в урациловые димеры.
Вследствие высокой лабильности цитозиновых димеров их пространственную
структуру установить до сих пор не удалось.
8. СМЕШАННАЯ ДИМЕРИЗАЦИЯ ОСНОВАНИЙ
При облучении растворов нуклеотидов и ДНК образуются смешанные тимин-
цитозиновый, тимин-урацило-вый и урацил-цитозиновый димеры. Смешанный
тимин-цитозиновый димер практически не мон омеризуется под действием
света и представляет собой гракс-изомер. На первый взгляд кажется
странным образование в ДНК тимин-урацилового димера, поскольку известно,
что урацил не входит в состав ДНК. Это противоречие объясняется следующей
схемой:
т. е. темновым дезаминированием цитозина до урацила в составе смешанного
димера.
I 1 - IMXj
тимин + цитозин + свет -> Т - Ц
-NH
Т -У,
9. ПИРИМИДИНОВЫЕ АДДУКТЫ
Кроме циклобутановых пиримидиновых димеров при УФ-облучении нуклеотидов
могут образовываться раз-
236 Глава XII. Действие УФ-света на нуклеиновые кислоты
личные гомо- и гетеродимеры, получившие название пиримидиновых аддуктов.
При этом, например, из двух тиминовых оснований образуется нециклическая
