Фракция молекул ДНК

Фракцию молекул ДНК, ковалентно сшитых друг с другом с белком или РНК, будем обозначать как фракцию сДНК. Образование сшивок между молекулами ДНК изучено еще в начале 60-х годов в опытах с облученными мужскими гаметами. Была также сформулирована модель образования сшивок, в которой принято, что сшивки образуются в результате прямого действия излучения и взаимодействием участков ДНК, содержащих два однонитевых разрыва. Возможно, существует и механизм образования сшивок — через взаимодействие двух повреждений, возникших в результате отдельных актов ионизации, происходящих на относительно больших расстояниях. Очевидно, что число таких сшивок должно зависеть от дозы по квадратичному закону. Образование сшивок происходит при взаимодействии поврежденных участков как на одной полинуклеотидной цепи, так и на разных цепях. Увеличение концентрации ДНК в растворе увеличивает вероятность образования сшивок ДНК — ДНК, что свидетельствует об образовании таких сшивок в основном благодаря взаимодействию различных молекул ДНК. Следует, однако, подчеркнуть противоречивость данных работ, в которых изучали индуцированные излучением сшивки ДНК — ДНК, и особенно то, что в некоторых из них такие сшивки вообще не были обнаружены при облучении как разбавленных растворов ДНК, так и их гелей.

Если принять во внимание, что некоторые белки хроматина, особенно гистоны у интерфазных клеток, обновляются очень медленно, а многие, даже способные к делению клетки в организме находятся в интерфазном, неделящемся состоянии, то станет очевидным, что нарушение со временем функции ДНК может быть обусловлено повреждением не только самой матрицы, но и белков, с которыми она взаимодействует. Например, весьма вероятно, что спонтанно могут образовываться сшивки между определенными химическими группами гистонов и ДНК. Окислительная деструкция гистонов должна нарушать характер упаковки ДНК в нук-леосомы и наднуклеосомную организацию ДНК. Подобно воздействию излучений на стабильность ДНК клетки, последние могут увеличивать и нестабильность белков хроматина, в частности после облучения может усиливаться процесс спонтанной окислительной деструкции гистонов. Причем процессы окислительной деструкции ДНК и гистонов, очевидно, в значительной степени определяются одними и теми же факторами, особенно образуемыми в процессе нормального метаболизма или в рзультате радиолиза внутриклеточной воды радикалами ОН и 02;Н202, а также перекислями липидов.

Таким образом, отдаленные эффекты облучения в органах и тканях, митотическая активность которых невелика (например, в печени), или в постмитотических клетках (нейроны) могут быть следствием усиления после облучения спонтанной нестабильности как ДНК, так и белков хроматина. Однако вопрос о роли модификации последних в развитии отдаленных эффектов облучения полностью не изучен. Поэтому мы вынуждены ограничиться здесь лишь формулировкой этого вопроса. Подчеркиваем, исходя из теоретической оценки роли спонтанной и индуцированной излучениями нестабильности белков хроматина можно полагать, что в некоторых клетках эта роль сравнима с ролью спонтанной нестабильности ДНК в отдаленных эффектах. Однако определить количественно физико-химическую нестабильность хотя бы одного медленно обменивающегося белка хроматина в нормальных и облученных клетках пока не представляется возможным. Ясно, что эта нестабильность для различных белков должна быть различной, а некоторые белки можно считать относительно стабильными. Например, при исследовании возрастных изменений одного из гистонов не было обнаружено его химической модификации с возрастом.

В начале 70-х годов было обосновано, что сшивки ДНК — белок являются следующим за образованием однонитевых разрывов событием, которое имеет существенное значение как в «естественном», так и в индуцированном ионизирующим излучением старении. Позднее эта гипотеза была развита на основании анализа закономерностей молекулярно-генетического действия химических канцерогенов.