Радиационная биофизика (ионизирующие излучения) - Кудряшов Ю.Б.
ISBN 5-9221-0388-1
Скачать (прямая ссылка):
В настоящее время не вызывает сомнения наличие в клетках млекопитающих эффективных систем дорепликативной репарации, участвующих в воссоединении однонитевых и двунитевых разрывов. В зависимости от природы концевых участков в месте разрыва в процесс вовлекаются различные ферментные системы: ДНК-лигазы, ДНК-полимеразы, эндо- и экзонуклеазы. Пробелы, возникающие в Полину клеотидной цепи вследствие освобождения нуклеозидов из ДНК, восстанавливаются за счет системы эксцизионной репарации, подобной (хотя и менее эффективной) темновой репарации УФ повреждений у бактерий.
В 1975 г. была описана пострепликативная репарация в клетках китайского хомячка, подвергнутых воздействию ионизирующей радиации. Как и в случае УФ повреждения клеток, новообразованная ДНК синтезируется в виде коротких фрагментов между” местами сохраняющихся повреждений, а заделывание брешей происходит в пострепликативный период либо за счет вырезания дефектных участков нитей ДНК и ресинтеза de novo, либо путем рекомбинационных обменов между сестринскими дуплексами. Как отмечают В. Е. Комар
6. Повреждения и процессы восстановления ДНК
259
и К. П. Хансон (1980), пострепликативную репарацию следует скорее рассматривать не как истинное восстановление, а как преодоление повреждений, обеспечивающее клетке сохранение жизнеспособности, несмотря на наличие дефектов в ДНК. Сохранение измененной структуры ДНК в поколениях клеток может лежать в основе отдаленных последствий облучения — канцерогенеза и мутагенеза.
Механизмам репарации принадлежит важнейшая роль в поддержании постоянства первичной структуры ДНК как в ходе нормальной жизнедеятельности, так и при действии различных повреждающих агентов, в том числе ионизирующего излучения. От эффективности репаративных систем во многом зависит восстановление, наблюдаемое на клеточном уровне, однако точный вклад исправления дефектов структуры ДНК в общую картину радиационного поражения и в судьбу облученной клетки пока еще не установлен. Расшифровка молекулярных механизмов репарации ДНК в клетках млекопитающих позволила бы активно вмешиваться в этот процесс, селективно изменять радиочувствительность клеток и, возможно, многоклеточных организмов. При этом не исключено, что различная природная радиочувствительность клеток и организмов связана не только с эффективностью репаративных систем, но и с их уязвимостью для радиационного воздействия.
6.2.2. Репарация ДНК от повреждений в облученной клетке
(Д. М. Спитковский)
Известно, что весь спектр ДНК-репарационных реакций в облученной клетке можно разделить на два типа.
Первый реализуется, когда повреждения носят локальный характер реализации в одной из двух цепей ДНК. Тогда антипараллельная ей цепь ДНК является ей матрицей для восстановления физической и информационной непрерывности поврежденной цепи, т. е. для репарации. Типичным примером таких повреждений являются ОР ДНК.
Второй тип относится к репарации ДНК от ДР, когда повреждены обе цепи ДНК, т. е. отсутствует матрица, необходимая для воссоздания исходной структуры информации макромолекулы.
Повреждения, которые устраняются по первому типу, возникают при облучении клетки в любых дозах, особенно когда речь идет об излучениях с низкими значениями ЛПЭ. Количество повреждений, разумеется, зависит от величины дозы облучения. Однако в клеточной ДНК возникает и множество спонтанных изменений. Некоторая часть из них обусловлена тепловыми шумами. Большая же часть является следствием атаки ДНК окислительными радикалами, образующимися в процессе нормальной жизнедеятельности клетки и «ускользнувшими» от систем инактивации.
Было рассчитано, что в результате окислительного метаболизма в одной клетке млекопитающих продуцируется в течение суток около 109 радикалов. Они принимают участие в среднем в 105 модификациях ДНК в клетке за тот же период. Однако только незначительная
260
Гл. VI. Реакции клетки на действие ионизирующих излучений
Таблица VI.7. Количество повреждений ДНК, приходящихся на одну «усредненную» клетку млекопитающих
Спонтанные повреждения Число
Тип повреждений
в в за в на
сек мин сутки год 1 сГр
однонитевые 14 84 8-105 4,4-107 10
разрывы (ОР)
двунитевые - --- --- --- 0,4
разрывы (ДР)
повреждения 0,8 48 0,9105 1,9-105 9,5
оснований и (или) 0,75 105 и 1,1-Ю7
депуринизация
общее число 2,2 132 4,85-105 и 7-107 20
повреждений
часть из всех повреждений ДНК в клетке сохраняется. Умеренное воздействие внешних факторов среды незначительно увеличивает эту цифру. В качестве иллюстрации в табл. VI.7 представлены данные из последних работ Д. М. Спитковского о числе спонтанных повреждений ДНК в клетке.
