Радиационная биофизика (ионизирующие излучения) - Кудряшов Ю.Б.
ISBN 5-9221-0388-1
Скачать (прямая ссылка):
3. Радиационно-обусловленные изменения
193
разрывы пептидных связей могут способствовать нарушениям вторичной и третичной структуры белков. Разрывы пептидных связей при действии ионизирующей радиации на белки происходят, как правило, беспорядочно по всей длине полипептидной цепочки с радиационнохимическим выходом, близким к 1 разрыву на 100 эВ.
3.2.2* Радиочувствительность нуклеиновых кислот
При радиолизе нуклеиновых кислот и их низкомолекулярных компонентов (табл. V.5) обнаружены изменения в азотистых основаниях углеводной части, а также разрыв гликозидной связи углевод-основание и фосфоэфирной связи углевод-фосфат.
Радиолиз углеводов в водных растворах начинается с отщепления Н от одного из углеродных атомов с образованием углеводного радикала. После этого отщепление молекулы воды и присоединение к радикалу Н' или ОН' приводит к образованию карбонильного соединения. Эту последовательность превращений мы демонстрируем на примере 2-дезоксирибозы — углеводной компоненты ДНК:
Суммарный выход карбонильных соединений в рассматриваемых условиях близок к выходу разложения дезоксирибозы. Этот процесс основной и относится к категории средней радиочувствительности (табл. V.5).
При облучении растворов дезоксирибозы в атмосфере кислорода обнаружено низкомолекулярное карбонильное соединение — малон-диальдегид, возникающий после разрыва связи — С—С— в углеводной цепочке. Как видно из табл. V.5, выход этого вещества относительно невелик. При облучении быстрыми нейтронами со средней ЛПЭ порядка 35 эВ/нм суммарный, по сравнению с редкоионизирую-щим излучением, выход карбонильных соединений из дезоксирибозы уменьшается, а выход МДА увеличивается. Уменьшение суммарного выхода карбонильных соединений можно объяснить уменьшением выхода радикалов ОН‘ с ростом ЛПЭ. Увеличение выхода МДА указывает на то, что этот процесс протекает в треках ионизирующих
^СНг-О^
сн21 \ он X
(V.38)
7 Ю.Б. Кудряшов
194
Гл. V. Непрямое действие ионизирующего излучения
частиц и требует последовательного участия двух радикалов воды (предположительно Н и НО2)-
Карбонильные соединения рассмотренного вида образуются и при радиолизе нуклеотидов и ДНК. Но выходы их меньше по сравнению с радиолизом дезоксирибозы (см. табл. V.5), поскольку в этих случаях большая часть радикалов воды расходуется на радиолиз азотистых оснований.
При радиолизе азотистых оснований в водных растворах основные их превращения начинаются с размыканий двойной связи в пирими-динах и в пуринах:
После образования радикалов указанного типа в пиримидинах к свободной валентности присоединяются Н' либо ОН', образуя разные виды конечных продуктов. Преобразования пуриновых радикалов приводят к возникновению различных продуктов с раскрытым пиримидиновым либо имидазольным циклом, а также ациклических соединений.
При облучении водных растворов азотистых оснований в присутствии кислорода образуются их гидроперекиси и происходит дезаминирование.
Выходы разрушения оснований соответствуют среднему диапазону радиочувствительности.
В макромолекуле-мишени ДНК разрушение азотистых оснований, образование гидроперекисей, карбонильных соединений, МДА и аммиака происходит примерно с такими же выходами, как и в нуклеотидах. Кроме того, при радиолизе ДНК возникают одно- и двунитевые разрывы, «плавление» водородных связей между комплементарными основаниями в двойной спирали, ковалентные сшивки между ее нитями. Диапазоны радиочувствительности этих превращений представлены в табл. V.5.
При разрыве фосфоэфирных связей образуются два вида концов: З'ОН и б'РО^, а также 5'ОН и З'РО^. Отрыв фосфатной группы приводит к образованию концов З'ОН и 5'ОН. Если же разрыв тяжа произошел с разрушением молекулы дезоксирибозы, тогда возникнет пробел с одним фосфатным, другим фосфаталкильным концом.
NH2
nh2
H OH(H)
радикал
цитозина
радикал
аденина
3. Радиационно-обусловленные изменения
195
Выход однонитевых разрывов ДНК падает с ростом ЛПЭ, а выход двунитевых разрывов возрастает, достигая максимума при ЛПЭ в диапазоне 100-200 эВ/нм, при дальнейшем увеличении ЛПЭ он снижается. Такой характер зависимости выхода двунитевых разрывов ДНК от ЛПЭ подобен зависимости радиочувствительности клеток по эффекту репродуктивной гибели от ЛПЭ. Это подкрепляет представление о том, что двунитевые разрывы ДНК являются критическим событием для репродуктивной гибели клеток при облучении (см. гл. VI).
Однонитевые разрывы ДНК происходят с низкими выходами; выходы двунитевых разрывов и сшивок в ДНК еще примерно на порядок меньше.
Показано, что сшивки типа Шиффовых оснований образуются при радиолизе водных растворов нуклеотидов и нуклеозидов, содержащих аминогруппу, а также при радиолизе ДНК. Здесь возможен тот же механизм образования ШО, что и в фосфолипидах: карбонильные соединения, продукты радиолиза дезоксирибозы присоединяют аминогруппы азотистых оснований. Выходы этих соединений такого же порядка, что и выходы ковалентных сшивок ДНК. Накопление ШО происходит не только во время, но и в течение часов и даже дней после облучения. Эту реакцию рассматривают как начало механизма деструкции макромолекулы за счет образующихся в нуклеиновых кислотах токсических веществ — продуктов окисления ненасыщенных фрагментов макромолекулы.
