Обнаружение методом КД

Обнаружение методом КД у очень старых животных изменений конформации ДНК было фактически первым доказательством (хотя и не прямым) того, что такие изменения вообще могут происходить in vivo. После опубликования наших данных получено прямое доказательство существования участков ДНК, находящихся в левоспиральной конфигурации in vivo. Это было сделано с помощью антител к Z-ДНК. (Сам факт возможности выработки клетками таких антител указывает на то, что уже давно в процессе эволюции левоспиральные ДНК имели биологическое значение.) Показано, что такие антитела взаимодействуют только с полинуклеотидами, находящимися в Z-конформации, но не с ДНК, находящейся в пра-воспиральной конфигурации или с однонитчатой ДНК или РНК.

При использовании таких антител в сочетании с методами - иммунофлуоресцентной микроскопии было найдено, что определенные области (интербэнды) сегментов политентных хромосом Droso-phila melanogaster содержат Z-ДНК.

Накопление в ДНК с возрастом участков, находящихся в левоспиральной конфигурации, может происходить и по следующему механизму. В последнее время получено доказательство того, что регуляторные белки (в комплексе с циклической АМФ), взаимодействуя с регулируемыми ими последовательностями ДНК, индуцируют переход их в левоспиральную конфигурацию (вследствие этого «облегчается» взаимодействие промоторного участка ДНК и РНК-полимеразы, т. е. активируется процесс транскрипции). В то же время такие белки могут образовывать комплексы с участками ДНК, находящимися в левоспиральной конфигурации. Таким образом, создается возможность для необратимого перехода отдельных участков ДНК в левоспиральную конфигурацию «фиксацией» такой конфигурации после образования ковалентных сшивок между белками и ДНК.

Частота спонтанных переходов участков ДНК из В - в Z-koh-формацию может быть столь велика, что это было бы несовместимо с длительным сохранением жизнеспособности клеток млекопитающих. Поэтому еще в начале 80-х годов автор предположил, что существуют белки, катализирующие обратный переход участков ДНК из Z - в В-конформацию. Такие своего рода репарирующие белки, очевидно, должны содержаться особенно в больших количествах в высокорадиорезистентных клетках, например в М. radio-durans, так как переходы В—Z, индуцируемые ионизирующими излучениями, могут быть механизмом их летального действия на клетки.

В последние годы установлено, что функции ДНК в значительной степени могут определяться ее топологическими состояниями, в частности, потому, что в суперскрученном состоянии ДНК может запасать механическую энергию, имеющую значение в процессах

Репликации, транскрипции и рекомбинации. Таким образом, ферменты класса топоизомераз должны иметь ключевое значение в регуляции функций ДНК и, возможно, в радиационном поражении.

Значение таких реакций в спонтанных отдаленных лучевых изменениях генома пока полностью не исследовано. Но из термодинамических соображений можно утверждать, что в процессе протекания этих реакций могут возникать ошибки, в частности процесс может прерваться, и ДНК может быть фиксирована в переходном состоянии, например, в результате образования ковалентной сшивки ДНК — белок. В процессе функционирования одной из топоизомераз — гиразы на короткое время образуются двойные разрывы в ДНК. Этот процесс сопряжен со связанием молекулы АТФ. Если в клетке хотя бы временно имеется дефицит АТФ или по другим причинам нарушается процесс устранения двойных разрывов ДНК после завершения операции, осуществляемой топоизомеразой, то эта операция может остаться незавершенной, следствием чего будет накопление с возрастом ДНК в «необычных» конформациях, а также двойных разрывов. Очевидно, что такие изменения должны значительно влиять на реакции клеток на различные внешние факторы. Весьма вероятно, что нарушение процесса «топологических трансформаций» ДНК имеет существенное значение как механизм синергетического взаимодействия летальных и особенно канцерогенных эффектов, индуцируемых излучением и другими факторами.