Сниженная реакционная способность

Резко сниженная реакционная способность протонированных остатков цитозина в ДНК по сравнению с производными цитозина в растворе может свидетельствовать о резко сниженной доступности цитозина в ДНК к молекулам воды. Однако имеется доказательство доступности внутренних участков двойной спирали ДНК к молекулам воды. Кроме того, все потенциально обмениваемые протоны ДНК, включая и те, которые участвуют в образовании водородных связей между основаниями, довольно быстро обмениваются с протонами воды — полупериод этого обмена, измеренный с помощью тритиевой метки, даже при 0°С равен нескольким минутам.

Все известное в настоящее время о характере взаимодействия белков с ДНК в хроматине позволяет считать, что это взаимодействие не должно резко изменять прочность гликозильной связи, хотя остается неясным, насколько существенно могут повлиять взаимодействия ДНК с белками на флуктуации в ней энергии теплового движения атомов и скорость ее протонирования. То, что депуринизация может инициироваться протонами ядерных белков, позволяет рассматривать последние как фактор, не уменьшающий, а скорее увеличивающий скорость спонтанной депуринизации ДНК. Так как значительная часть ДНК в хроматине доступна для взаимодействия не только с молекулами воды, но и с высокомолекулярными веществами, то ДНК должна взаимодействовать с протонами среды, которые могут инициировать депуринизацию. Такое предположение согласуется и с данными о свойствах внутриклеточной воды, и с тем, что скорости депуринизации изолированной фаговой ДНК и ДНК, находящейся в вирусной частице, примерно одинаковы.

Чтобы оценить влияние упаковки ДНК в хроматин, примем во внимание, что методика определения концентрации ДНК в цитологических препаратах с использованием реакции Фельгена основана на депуринизации ДНК. Этот гистохимический метод включает окрашивание и гидролиз ДНК в препаратах, которые, в свою очередь, определяются образованием альдегидных групп в сахарном остатке после удаления пуриновых оснований и элиминацией этих групп, сопровождаемой деполимеризацией ДНК. Как видно из сравнения с рассмотренным выше процессом теплового разрушения ДНК, последний в основном аналогичен тому, который протекает при реакции Фельгена. Хотя, конечно, эти процессы и не идентичны.

Такое представление разделяют многие авторы и подтверждают исследования хроматина различных типов клеток и комплексов ДНК in vitro. Кроме того, сравнительный анализ литературных данных о скорости и степени окрашивания ДНК хроматина различной степени компактности показывает, что интенсивность окрашивания в наиболее плотном хроматине может уменьшаться максимум в 2 раза. Но если депуринизация изолированной ДНК и ДНК in vivo протекала бы с разными скоростями, то кинетика реакции Фельгена в обоих случаях также различалась бы во много раз. Правда, в работах, выполненных до середины 70-х годов, были сообщения о различных в скорости депуринизации ДНК в эу - и гетерохроматине при исследовании их методом Фельгена. Однако анализ этих и более поздних данных о кинетике реакции Фельгена в опытах с изолированной ДНК и в цитологических препаратах показывает, что резких различий скоростей депуринизации в обоих случаях все же нет. Кроме того, не обнаружено резких различий в скорости выщепления 7-метилгуанина из ДНК нормальной и регенерирующей печени. В обоих случаях константы скорости депуринизации близки к константе скорости выщепления этого основания из изолированной ДНК при физиологических значениях рН и ионной силы и лежат в пределах (2—5) X 10~~6 с-1. И это несмотря на то, что при регенерации печени структура хроматина и его компактность существенно изменяются. Разумеется, необходимо учитывать «вклад» катализируемого ферментами выщепления 7-метилгуанина ( ниже). Но и с учетом этого мы еще раз приходим к выводу, что упаковка ДНК в хроматине не уменьшает резко скорость ее депуринизации. Во всяком случае, с точностью до порядка величины эти скорости можно считать близкими по значению.