Основы радиационной биофизики - Кудряшов Ю.Б.
Скачать (прямая ссылка):
Рис. III—18. Схема образования вторичных радикалов в облученных белках при комнатной температуре (по Хенриксену,
1966): А — полипептидная цепь до облучения; Б — полипептидная цепь после облучения, стрелки обозначают спины электронов; В — спектр ЭПР облученного <5елка (трипсин) при 295 К, облучение в вакууме электронами с энергией 6,5 МэВ
гнал радикала серы. Если же. к облученному ферменту добавить цистеамин, то в спектре ЭПР этой смеси регистрируют появление сигнала, характерного для радикала серы, т. е. можно предположить, что в результате межмолекулярного переноса энергии от облученного белка к необлученному цистеамину в последнем произошел отрыв атома водорода от SH-группы.
Реакция присоединения. Существование этого типа реакций прямо указывает на возможность переноса энергии от облученных белков к низкомолекулярным молекулам — примесям. Перенесенная энергия расходуется на отрыв от молекулы — приме-
Л
I
сн2
I
сн2
s-H
н
Рентгеновские
лучи
Н Радикал водорода
I
Б Н о I Н I н II I
..N^1
си «Н—М» атома водорода, который присоединяется к радикалу белка:
•R + HM+R—Н+-М. (III-9)
Протекание такой реакции доказано в экспериментах с сероводородом, меченным тритием — 3Н. Белок после облучения помещают в атмосферу тритированного сероводорода, затем переносят в нормальные условия и оценивают количество включенного радиоактивного трития. После гидролиза можно дифференциально оценить включение метки в различные типы аминокислот. В экспериментах с облученной рибонуклеазой, обработанной 3H2S, были отмечены следующие эффекты:
— исчезновение сигнала ЭПР облученного белка;
— преимущественное включение метки в определенные типы аминокислот, главным образом в остаток цистина;
— соответствие между количеством 'включенного трития и числом свободных радикалов, возникающих в облученном белке при данной величине поглощенной дозы радиации.
Такие результаты свидетельствуют о межмолекулярном переносе энергии от облученной рибонуклеазы к необлученному сероводороду. Соответствие между общим количеством включенного в аминокислоты трития и радиационно-химическим выходом радикалов указывает на возникновение в облученном белке нескольких типов радикалов из различных аминокислотных остатков.
Механизмы переноса энергии 'выяснены недостаточно. Эксперименты по изучению термолюминесценции свидетельствуют о переносе энергии возбуждения с помощью особых структур, таких, как триптофановые кольца и кольца тирозина и фенилаланина, а в нуклеиновых ни-слотах г— за счет расположенных в одной плоскости пуриновых и пиримидиновых оснований. Еще один возможный механизм переноса энергии — это миграция электронов через зону .проводимости и последующий захват электронов положительно заряженными «дырками».
Эксперименты с 3Нг5 и анализ спектров ЭПР указывают «а перенос энергии за счет миграции .малых радикалов, таких, как атом водорода, NH3 и другие небольшие фрагменты облученных молекул.
Перенос энергии возбуждения и перенос электронов требуют участия специальных структур и, возможно, высоких энергий активации, тогда как экспериментально наблюдаемые значения энергии активации радикалообразования и инактивации различных молекул довольно малы. Эти факты позволяют предположить, что именно перенос радикалов имеет большое значение в процессах миграции энергии при прямом действии радиации.
Модифицирующие агенты в анализе механизмов лучевого поражения мвкромолекул
Чувствительность макромолекул >к радиационному воздействию можно изменить по меньшей мере в два или три раза в зависимости от условий во время облучения ил и после него. К числу агентов, которые модифицируют радиочувствительность макромолекул, относятся кислород, температурное 'воздействие, добавление молекул — примесей — и др. Каждый из этих «комнатных факторов», естественно, не может повлиять на физический акт переноса энергии излучения 'к макромолекуле, и все-таки эти воздействия способны усилить или ослабить лучевое поражение. Поэтому считают, что модифицирующие агенты влияют
1 2 3 4 5 6 7 8
¦Доза облучения, X 100 КГр
Рис. III—-19. Инактивация сухой РНКазы уизлучеиием 80Со в вакууме (1) и в присутствии кислорода (2) (по Гюнтеру и Юнгу, 1967)
Рис. III—20. Относительная чувствительность сухого трипсина к действию у-излучеиия в зависимости от содержания кислорода во время облучения (за единицу принята радиочувствительность трипсина в вакууме) (по Хатчинсону, 1961)
не на первичные акты абсорбции энергии, а на более поздние этапы лучевого поражения. Например, они могут изменить характер миграции энергии внутри макромолекулы или между молекулами, избирательно защитить определенные функциональные группы или изменить характер физико-химических реакций, в которые вступают облученные молекулы.
