Основы радиационной биофизики - Кудряшов Ю.Б.
Скачать (прямая ссылка):
1 г з
Доза облучения, X]01 Гр
О 10 20 30 40 50
Коэффициент седиментации S
Рис. 111—13. Однонитевые (Bi) н двухнитевые (Вг) разрывы в сухой ДНК тимуса теленка
при рентгеновском облучении в вакууме (по Хагену, Вельстейну,
Рис. Ш—14. Профиль
седиментации ДНК тимуса теленка при облучении сухих препаратов в вакууме в дозе З’Ю4 Гр. (по Хагену, Вельстейну,
1965)
1965)
образующиеся сигналы ЭПР сходны .с наблюдаемыми в облученных 'нуклеотидах и препаратах ДНК. При облучении атомарный водород^отщепляется от остатка дезоксирибозы, радикалы которой обрадуются посредством утраты атома водорода и раскрытия кольца. \
В биофизических исследованиях последних лет анализируется роль эффектов миграции энергии в пределах двухнитевой ДНК или между молекулами. Ряд данных указывает на возможность передачи энергии от одной цепи к другой посредством системы водородных связей. Так, при облучении при 77К 1 : 1—кокри-сталла, состоящего из 9-метиладенина и 1-метилтимина, обнаружили неспецифическин сигнал ЭПР. После иагревания образца до комнатной температуры спектр приобретал характерные очертания радикала тиминового кольца. Обработанная таким образом эквимолярная смесь указанных соединений давала сигнал ЭПР, характерный для суммарного спектра аденина и тимина. Этот опыт свидетельствует о переносе энергии или спина через водородные [мостики в кокристалле от аденина « тимину. В облученной ДНК также наблюдают ярко выраженный сигнал ти-мива и слабый — аденина. О существовании внутримолекулярного переноса спина в облученной ДНК свидетельствует изменение сигнала ЭПР при нагревании облученных образцов от 77 К до комнатной температуры. Анализ форм спектра, полученного-при комнатной температуре, показывает, что он не образуется простым наложением первичного спектра отдельных составных частей ДНК, а на него оказывают влияние эффекты перестройки.
Интересные данные о механизме возникновения структурных повреждений в облученной ДНК получены в экспериментах с использованием модифицирующих агентов (см. гл. VI).
Структурные повреждения облученных ферментов! Большинство исследований выполнено на белках с известной первичной структурой. Это позволило выявить тонкие различия облученных и нативных препаратов.
Анализ структурных повреждений, возникающих в облученных препаратах рибонуклеазы, показал, что при дозах, близких к 1>37, наблюдается:
— изменение аминокислотного состава. Заметнее всего в образцах снижалось содержание 6 аминокислот: метионина,, фенилаланина, лизина, гистидина, тирозина и цистина;
— нарушение третичной структуры макромолекулы, оцениваемое по изменению оптического поглощения и оптического ©ращения, доступности остатков тирозина, степени переваривания белка трипсином и т. д.;
— возникновение разрывов полипептидной цепи, приводящее к появлению свободных амидных групп и фрагментов молекулы;
— появление агрегатов, о наличии которых судили по изменению константы седиментации и скорости элюции
при хроматографии на сефадексе;
— разрыв сульфгидрильных связей и появление свободных SH-npynn.
При облучении лизоцима обнаружен несколько иной характер структурных повреждений:
|— изменяется конформация макромолекулы;
— появляется несколько компонентов, облада/иштл ферментативной активностью;
— не обнаруживаются изменения в аминокислотном составе макромолекулы.
Исследование структурных повреждений облученного химо-трипсина показало, что поглощение энергии 'ионизирующих излучений вызывает:
— появление новых хроматографических пиков тори элюции облученного препарата. Эти фрагменты утратили ферментативную активность;
— возникновение конформационных изменений, выявляемых по изменению оптического вращения и уменьшению прочносвязанных амидных атомов водорода;
— разрушение аминокислотных остатков серии а и триптофана (в среднем одна молекула серии а и одна триптофана на молекулу фермента при дозе Dз7);
— снижение способности связывать субстрат активным центром.
Структурные повреждения, о которых творилось выше, наблюдаются после облучения в дозе, меньшей или равной /?37, т. е. в случаях, когда в среднем каждая молекула испытывает только одно событие попадания (ом. «одноударные» кривые инактивации, гл. II). В диапазоне больших доз картина существенно усложняется за счет возникновения повторных актов взаимодействия, вызывающих дополнительные 'повреждения.
Сложность построения реальной картины .возникновения структурных повреждений в облученных белках заключается прежде всего в том, что необходимо выявить те физико-химические процессы, в результате которых одиночное событие потери энергии в пределах белковой молекулы, т. е. поглощение структурой около 60 эВ, вызывает ее генерализованное повреждение, такое, как изменение конформации. Следует также объяснить причину селективного поражения отдельных структурных звеньев, например только шести аминокислот в первичной структуре рибонуклеазы, или серина и триптофана в молекуле химотрипси-на. Первичное событие абсорбции энергии носит вероятностный характер, т. е. любая из аминокислот с 'равной вероятностью поглощает энергию излучения, а конечное структурное поражение локализуется в специфических участках. Для объяснения этого эффекта, вероятно, необходимо допустить возможность миграции энергии и заряда по полипептидной цепи вплоть до локализации в определенном структурном звене.
