Радиационная биофизика (ионизирующие излучения) - Кудряшов Ю.Б.
ISBN 5-9221-0388-1
Скачать (прямая ссылка):
Для объяснения механизма высвобождения ДНК из комплекса ДНК-МК под воздействием облучения высказывались различные гипотезы. Так, одни авторы связывали этот процесс с повреждением молекулы ДНК, входящей в комплекс. Согласно их представлению, после облучения во фракции свободной ДНК оказываются ее фрагменты, расположенные между соседними точками прикрепления к мембране и не связанные с мембранными структурами. Другие наоборот предположили, что в лучевых нарушениях связи ДНК с мембранами определяющую роль играют изменения самих мембран.
Доказательства этого предположения были получены, например, в многолетних работах В. А. Стручкова и Н.Б. Стражевской по изучению структуры ДНК-МК и ее лучевых повреждений. Авторы выделили из клеток печени и тимуса млекопитающих надмолекулярную структуру ДНК-липидной природы, состоящей из одинаковых по размеру субъединиц (молекулярной массой 3-109 дальтон), соединенными липидными «линкерами». Воздействие ионизирующего излучения даже в дозе 1 Гр вызывает распад комплекса на субъединицы, причем радиационный выход этой реакции в сотни тысяч (!) раз превышает выход ОР и ДР в ДНК. Было показано, что липидные линкеры являются наиболее радиочувствительным местом в ДНК-МК. В 1993 г. авторы пришли к выводу, что ДНК-мембранный комплекс может представлять собой единую радиобиологическую мишень — ДНК-БМ, лучевое повреждение которой способно привести к инактивации и гибели клетки (Стручков В.А., Стражевская Н.Б., 1993).
Лучевым нарушениям структурно-функциональных свойств ДНК-МК посвящен ряд работ, начатых в семидесятых-восьмидесятых годах. В работах В. Е. Комара и др. изучали действие рентгеновского облучения в дозе 15 Гр на репликацию ДНК в ядрах асцитной гепато-мы крыс. Для регистрации новосинтезированной ДНК использовали импульсную метку 3Н тимидина на фоне длительной метки 14 С ти-мидина. Было показано, что облучение, нарушая связь ДНК с мембраной, блокирует инициацию репликации ДНК в составе комплекса,
6. Повреждения и процессы восстановления ДНК
267
но не влияет на продолжающуюся репликацию, индуцированную до лучевого воздействия.
В работах Крампа и др. (Cramp et al, 1972) изучено подавление процессов синтеза ДНК, входящей в состав ДНК-МК в облученных клетках Е. Coli В/r (дикого типа) и его радиочувствительного мутанта BS-I. Оказалось, что способность ДНК к репликации у обоих штаммов зависит от присутствия кислорода в момент облучения и от вида облучения. Показано, что в отличие от электронного облучения, действие нейтронов на процессы синтеза ДНК в большей степени обусловлено повреждением N-сайта (нечувствительного к кислороду), и что эффект облучения нейтронами в условиях гипоксии был более выражен у Е. Coli В/r по сравнению с Е. Coli BS-I. Эти результаты позволили заключить, что чувствительность к облучению мутанта BS-I связана с N-сайтом, и что поражение мембранного компонента ДНК-МК у обоих штаммов одинаково.
При облучении изолированных ДНК-МК обнаруживается высокая устойчивость ДНК синтезирующей активности комплекса к ионизирующим излучениям. Синтезирующая активность не подавляется даже при облучении в дозах, существенно снижающих выживаемость клеток, хотя кислородный эффект наблюдался.
Таким образом, вследствие облучения происходит взаимодействие повреждений О- и N-сайтов, т. е. обоих компонентов ДНК-МК, приводящих к гибели клеток.
6.4.2. Процессы восстановления ДНК-МК
Впервые процесс восстановления ДНК-МК от лучевых повреждении описали Баррелл с соавторами (Burrell et al, 1971) в опытах на одной из наиболее радиорезистентных бактерий — М. radiodurans. Авторы наблюдали, что вслед за диссоциацией ДНК-МК, возникающей от сублетальных доз облучения, в процессе инкубации клеток отмечалось появление промежуточного (по плотности в градиенте сахарозы) ДНК-МК, который в дальнейшем приобретал свойства ДНК-МК из интактных клеток. Было высказано предположение о том, что мембранные структуры ДНК-МК участвуют в репарации ДНК, обеспечивая правильное восстановление фрагментов хромосом.
В последующие годы эффект образования промежуточного ДНК-МК и восстановления исходного комплекса был подтвержден многими авторами. Уточнялась роль репарации ДНК и участие мембран в этом процессе и биологическое значение процессов восстановления ДНК-МК. Были сделаны выводы о том, что ассоциация ДНК с мембраной в пострадиационный период способствует защите ДНК от неспецифического нуклеазного расщепления и деградации макромолекулы и одновременно создает благоприятные структурные условия для репарации ДНК. К таким выводам при- шел С. В. Шестаков в исследованиях пострадиационных изменений ДНК-МК в клетках Anacystis nidulans и его радиочувствительного мутанта XR.
Участие мембран в процессе репарации ДНК от лучевых повреждений было подтверждено рядом авторов на бактериальных клетках
268
Гл. VI. Реакции клетки на действие ионизирующих излучений
и подробно изучено на М. radiodurans. Экспериментально показано, что действие ряда мембраноповреждающих агентов (гипертермии, аминазина, новокаина) полностью блокирует способность к репарации ДНК-МК в клетках М. radiodurans дикого типа и его радиочувствительного мутанта UVS-17, дефектного по ДНК-полимеразе (Н. Ю. Кудряшова, 1987). Восстановление ДНК-МК у М. radiodurans зависит от нормального функционирования гена гес~30, ответственного за генетическую рекомбинацию. Высказывалось предположение о том, что для восстановления генетического аппарата в клетках М. radiodurans необходимы рекомбинационные события, приводящие к устранению ДР ДНК.
