» » Накопление первичных изменений ДНК
Накопление первичных изменений ДНК

Сейчас хотелось бы подчеркнуть, что накопление первичных изменений ДНК, т. е. апуриновых участков и однонитевых разрывов, наблюдали в клетках даже молодого животного организма, а накопление сшивок ДНК — белок — в животных клетках в более старом организме. Но имеются данные, которые позволяют считать сшивки ДНК — белок более труднорепарируемыми, чем однонитевые разрывы или апуриновые участки. Таким образом, результаты теоретического анализа согласуются с предполагаемым характером и кинетикой возрастного накопления повреждений ДНК. Образование сшивок поврежденной полинуклеотидной цепью ДНК с РНК или с противоположной цепью ДНК также термодинамически неизбежно, однако пока накопления с возрастом таких повреждений не обнаружено. Особенно вероятно накопление сшивок ДНК — РНК, механизм репарации которых до сих пор не исследован.

Сшивки ДНК — ДНК, индуцированные бифункциональными алкилирующими веществами, локализуются преимущественно в межнуклеосомной ДНК и с их образованием связывают возникновение сестринских хроматидных обменов. Эта корреляция свидетельствует о том, что спонтанные сестринские обмены также могут быть инициированы сшивками ДНК — ДНК - Таким образом, спонтанные (неэнзиматические) изменения ДНК являются многоэтапными. Они инициируются, как правило, флуктуациями тепловой энергии, протонированием оснований, дезаминированием цитозина и выщеплением оснований и затем, вероятно, фиксируются (через образование однонитевых разрывов или минуя такой этап) в сшивки ДНК с другими молекулами, или сшивки ДНК — ДНК, которые, в свою очередь, реализуются в хромосомные аберрации, сестринские хроматидные обмены или вызывают инактивацию (репрессию) генов. На каждой из этих стадий может возникнуть мутация или ошибка в синтезе РНК. Как правило, в этой последовательности событий по мере «прогрессии» процесса повреждения ДНК образуются все труднее репарируемые генетические изменения.

Имеются сообщения и о репарации сшивок ДНК — белок, однако, как правило, такая репарация не является полной, и она протекает медленнее, чем репарация однонитевых разрывов. К числу труднорепарируемых повреждений ДНК, по-видимому, нужно отнести и фосфотриэфиры.

Повреждения ДНК могут быть не репарируемыми по причине локализации их в участках генома, недоступных для репарирующих ферментов вследствие суперспирализации ДНК или экранирования поврежденного локуса белком. Доказательство образования таких скрытых спонтанных повреждений ДНК. получено нами в опытах с действием умеренной гипертермии на скорость седиментации ДНК диплоидных фибробластов людей. Было обнаружено, что нагревание клеток при 43,5° в течение 30 мин приводит к небольшому, но статистически достоверному увеличению скорости седиментации ДНК таких клеток по сравнению с контрольными клетками. Поскольку известно, что даже при таком умеренном нагревании конформация хроматина может изменяться и становиться менее компактной, то наблюдаемый эффект может объясняться тем, что увеличивается доступность к репарируемым ферментам спонтанных повреждений ДНК, ранее скрытых от репарирующих ферментов.

Скорость развития генетических повреждений зависит не только от способности клеток к репарации ДНК, но и от других молекулярных защитных систем, как неэнзиматических (антиокси-данты и т. д.), так и энзиматических (в частности, каталаза, и, вероятно, специальный, защищающий от ОН фермент), и доступности ДНК для эндогенных физических и химических генотоксических агентов. Белки хроматина в определенной степени защищают ДНК от этих агентов. Однако такая защита не может быть полной.

Следует отметить, что существующие методы исследования не позволяют надежно идентифицировать и количественно оценить ковалентные сшивки ДНК — ДНК и ДНК — белок. И многие авторы не отличают таких сшивок от прочных комплексов между молекулами ДНК и ДНК и белков. При строгом анализе этого вопроса некоторые авторитетные исследователи пришли к заключению, что относительно доз облучения, нерезко превышающих летальные дозы для млекопитающих, правильно считать, что пока не получено доказательства образования в клетках, облученных рентгеновским или у-излучением, ковалентных сшивок ДНК — ДНК или ДНК — белок. Поэтому понятие сшивки мы будем использовать шире, чем понятие ковалентной сшивки.