Характер возрастных изменений

Характер возрастных изменений — уменьшение амплитуд положительных и отрицательных полос спектров КД и их величина — не могли быть объяснены лишь изменениями первичной структуры ДНК или образованием в ДНК участков денатурации. Последнему предположению противоречило то, что кривые плавления ДНК, выделенной из органов старых животных, существенно не отличались от кривых плавления ДНК, выделенной из тех же органов молодых животных. В то время, когда были получены первые данные о возрастных изменениях спектров КД, были опубликованы работы о том, что двуспиральные синтетические полинуклеотиды с определенной последовательностью оснований могут находиться в левоспиральной конфигурации, причем спектр КД таких полинук-леотидов оказывается инвертированным. На основании этихданных

И исключении других объяснений возрастных изменений спектров КД ДНК мы заключили, что определенные участки ДНК in vivo спонтанно могут переходить в левоспиральную конфигурацию. Хотя в результате денатурации ДНК и происходит уменьшение амплитуд положительной и отрицательной полос, на основании анализа кривых плавления ДНК, выделенной из мозга старых и молодых крыс, можно заключить, что таких денатурационных изменений ДНК, которые бы привели к изменению ее спектров КД, в процессе старения исследуемых тканей не происходит.

Необходимо подчеркнуть, что форма спектра КД ДНК, выделенной из тканей старых животных, существенно не изменяется. Это свидетельствует о том, что лишь участки ДНК небольшой длины переходят в Z-форму, а большая часть молекул сохраняет каноническую структуру. Такое предположение согласуется с данными теоретических исследований спектров КД определенного полинук-леотида, находящегося в В-конформации и КД того же полинук-леотида, в котором участки В-спирали перемежаются с участками, находящимися в Z-конформации.

Индуцированные у-излучением и возрастные изменения спектров КД ДНК свидетельствуют также о накоплении в ней участков, содержащих алкилированный гуанин. In vitro сходные изменения структуры ДНК индуцируются в растворе с высокой ионной силой. Такой механизм возрастных изменений тоже вероятен. Образование Z-формы ДНК возможно вследствие взаимодействия ДНК с основными белками и полиаминами, содержащимися в клетке, а также при протонировании ее. Правда, во всех этих случаях переход ДНК в левоспиральную конфигурацию является обратимым. Однако при старении в ДНК могут образовываться сшивки между двумя цепями ДНК и между ДНК и белком или РНК. После облучения in vitro сшивки ДНК—ДНК также индуцируются. Такие сшивки, вероятно, особенно часто образуются в участках, которые вследствие флуктуации концентрации ионов находятся в дегидратированном состоянии, т. е. как раз в тех условиях, когда ДНК может переходить в Z-форму. Но образование сшивок ДНК—ДНК и ДНК — белок может сделать переход модифицированного участка в Z-форму необратимым. Кстати, если это так, то образование таких сшивок — новый подход для исследования конформационных возможностей в двойной спирали ДНК (путем «фиксации» неканонических конформации in vitro и анализа изменений ДНК при старении клеток).

Изменения спектров КД, аналогичные обнаруженным в настоящей работе, могут происходить также при DZ-стереоизомерном переходе (рацемизации) сахарных остатков ДНК (изменении абсолютной конфигурации одного из асимметричных углеродных атомов D дезоксирибозы). Это предположение основано на данных об изменении структуры сахарного остатка при облучении ДНК и на том, что при рацемизации дезоксирибозы эллиптичность будет уменьшаться. Отметим, что процесс рацемизации остатков аминокислот в белках L-D при старении организма уже обнаружен, однако вопрос о спонтанной или индуцированной излучением рацемизации остатка дезоксирибозы в ДНК пока только сформулирован, и поэтому более вероятным объяснением полученных нами данных остается процесс перехода отдельных участков ДНК из В - в Z-конформацию.