Процесс депуринизации ДНК

Другие авторы, исследовавшие зависимость реакции Фельгена ДНК и ДНК в хроматине, также приходили к заключению о том, что ни гистоны, ни белки хроматина в целом не мешают процессу депуринизации ДНК при проведении этой реакции, хотя в определенной степени, конечно, белки хроматина влияют на такую реакцию.

4. Скорость спонтанной депуринизации и образования разрывов в денатурированной ДНК в 4—10 раз больше скорости рассматриваемых процессов деструкции нативной ДНК. Но часть генома (по крайней мере, в некоторых животных клетках) находится в однонитчатой форме. Количество такой ДНК особенно велико в клетках, находящихся в 5-фазе клеточного цикла (возможно, поэтому чувствительность клеток к тепловому повреждению значительно возрастает при вступлении их в эту фазу).

Кроме того, очевидно, что полипуриновые участки, которые обнаружены в ДНК различных животных (дрозофил, млекопитающих), также должны быть особенно уязвимы к тепловой и индуцированной излучением деструкции. Иными словами, наряду с приведенными выше скоростями депуринизации ДНК, рассчитанными для нативной ДНК, следует учитывать и то, что при определенных физиологических состояниях клетки, а также в определенных участках ДНК в любом состоянии клетки скорость депуринизации может быть не меньше, а даже в несколько раз больше рассчитанной.

Теоретическая оценка скорости образования спонтанных повреждений ДНК в клетках млекопитающих при обычных условиях их существования. На основании изложенного выше можно утверждать, что константа скорости возникновения спонтанных (тепловых) повреждений ДНК в клетках вряд ли значительно меньше, чем 10~~10 с-1. Речь идет о скорости возникновения повреждений ДНК в оптимальных условиях жизнедеятельности клетки; при патологических ее состояниях и действии экстремальных факторов эта скорость должна возрастать.

Согласно различным оценкам, содержание ДНК в диплоидной клетке человека в среднем равно 7,3 10~12 г. Исходя из молекулярных масс аденина и тимина, гуанина и цитозина, находим, что масса нуклео-тидной пары аденина и тимина равна 1,025-10~21 г, а нуклеотидной пары гуанина и цитозина— 1,027-10~~21 г. Следовательно, в расчете на одну диплоидную клетку человека получаем 7,3-10-12l,026-10-21-7,M09 пар. Примерно сколько же пар оснований содержится в диплоидном геноме клеток других видов плацентарных млекопитающих, а диплоидный геном Drosophila содержит 3,6-108 пар. Таким образом, в расчете на ДНК диплоидной клетки человека скорость депуринизации ДНК in vivo можно принять соответствующей выщеплению семи пуриновых оснований за каждые 10 с или около 2500 оснований за 1 ч, или 6-104 за 1 сут. Скорость выщепления пуриновых оснований из генома клетки дрозофилы 125 и примерно 3-103 соответственно за 1 ч и 1 сут.

Рассмотренные нами механизмы выщепления оснований из ДНК и образования в ней разрывов полинуклеотидной цепи позволяют утверждать, что эти процессы протекают не только при исследованных экспериментально температурах, обычно значительно больших, чем физиологические, но при более низких температурах. Вероятно, не существует температурного предела, ниже которого анализируемые процессы спонтанного повреждения ДНК не происходят. В пределах температур, начиная от тех, при которых чувствительность современных методов анализа оказалась достаточной для измерения скорости депуринизации, и кончая температурами на несколько градусов выше 0°С, пока не видно термодинамических причин, запрещающих экстраполяцию.

Но приблизительную оценку скорости депуринизации с теоретической да и практической точек зрения интересно проводить не только для условий in vivo при 37°С, но и при более низких температурах. Так, исходя из данных 1 следует, что даже относительно небольшое увеличение или уменьшение температуры, при которой находятся клетки и ткани, может значительно изменить их уязвимость к тепловому повреждению. Это означает, что, с одной стороны, при использовании, например, тепла и ионизирующих излучений в целях терапии опухолей необходимо учитывать усиление спонтанного повреждения ДНК и в опухолевых, и в нормальных тканях, подвергающихся прогреванию, а также взаимодействие повреждений ДНК, индуцированных теплом и излучениями. С другой стороны, понижение температуры от 37 до 35° С, при которой находятся половые клетки в мошонке мужчин, можно рассматривать как выработанный в процессе эволюции путь максимального сохранения генетической информации.