» » Количественные оценки скорости образования тепловых разрывов
Количественные оценки скорости образования тепловых разрывов

Проведем количественные оценки скорости образования тепловых разрывов в ДНК в опытах Джористма и Конингса. Согласно приводимым в данным, при прогревании клеток млекопитающих (44 или 45° С) наблюдается примерно линейная зависимость

Между числом индуцируемых в ДНК разрывов и продолжительностью прогревания. Число разрывов, индуцируемых в течение 30 мин при 44° С, составляло в ДНК клеток асцита Эрлиха около 103 в расчете на геном диплоидной клетки. Это по порядку величины близко к значению числа разрывов, регистрируемых нами при тех же условиях прогревания в диплоидных фибробластах человека.

Следует учесть, что Джористма и Конингс рассчитывали число разрывов, исходя из содержания ДНК в диплоидной клетке млекопитающих, равном 5-109 пар. На самом деле, как показали проведенные выше расчеты, в геноме каждой диплоидной клетки млекопитающих содержится около 7-Ю9 пар оснований, а в опухолевой клетке это содержание, как правило, еще больше. При 45° С количество разрывов ДНК, индуцируемых в клетках асцита Эрлиха или линии HeLa, было соответственно в 1,7 и 2 раза больше, чем при 44° С за тот же промежуток времени. Такая закономерность соответствует теоретически ожидаемой. Однако такое соответствие приблизительное, и обнаруживается оно лишь при сравнении данных со всеми результатами исследований депуринизации и образования разрывов (щелочелабильных связей) ДНК in vitro и in vivo. Авторы работы сравнили свои данные лишь с результатами исследований Линдаля и Найберга и сделали, вероятно, неверное заключение о несоответствии их данных закономерности депуринизации ДНК.

Введение. Изменение метилирования ДНК в настоящее время считается одним из механизмов старения клетки и организма в целом. Есть веские основания полагать, что механизмы и спонтанного, и химического, и радиационного канцерогенеза включают также нарушение метилирования ДНК. Более того, не только радиационный канцерогенез, но и другие отдаленные эффекты излучений (например, лучевая катаракта) могут быть обусловлены нарушением метилирования определенных генетических участков и в связи с этим нарушением их экспрессии, поскольку метилирование генов может регулировать активность генов.

Нарушение ДНК в результате спонтанных «ошибок» в метилировании может происходить по различным механизмам. Под влиянием облучения вероятность таких нарушений или «нестабильность» процесса метилирования должна значительно возрастать. Следствием таких изменений будет нарушение «программированного» метилирования ДНК и метилирования ДНК в незапрограммирован-ных участках и в «незапрограммированные» промежутки времени (фазы клеточного цикла). Но наряду с изменением метилирования ДНК посредством нарушения метаболизма метильных групп и функции ДНК-метилаз существует и другой потенциальный механизм нарушения (как правило, торможения) этого процесса. Еще в начале 70-х годов автор пришел к выводу, что движение генетических ферментов, вдоль матрицы, должно частично тормозиться, если матрица содержит разрывы и другого типа повреждения ДНК, т. е. после облучения наряду с усилением процесса непрограммированного метилирования ДНК можно ожидать торможения процесса ферментативного ее метилирования.

Сходство спонтанных и индуцированных ионизирующим излучением повреждений ДНК, выявляемых с помощью гетерологических ДНК-метилаз. Методы идентификации повреждений ДНК с помощью генетических ферментов нередко применяли в радиобиологии. Как правило, такой подход включает использование нуклеаз, специфически взаимодействующих, например, с одноцепочечными ДНК, с участками ДНК, содержащими апуриновые участки, или с другими продуктами радиолиза ДНК (например, так называемая у-эндонуклеаза).

Для сравнения спонтанных и индуцированных у-излучением повреждений ДНК мы использовали анализ влияния этих повреждений на функцию ферментов, связанных с метилированием ДНК, в частности цитозиновую ДНК-метилазу. Описание методики исследования дано в гл. 7, разд. 2. Там же приведены и результаты этого исследования, свидетельствующие о значительном снижении акцепторной способности ДНК в реакции гетерологического метилирования как ДНК печени старых животных (сравнивали ДНК печени 38-месячных крыс с ДНК печени 1-месячных животных), так и ДНК после у-облучения.