Радиационные повреждения ДНК

Типы радиационных повреждений ДНК

Определяющие повреждения ДНК — это повреждения ее первичной структуры, последовательности (см. рис. 2.3).

Схема, отображающая типы повреждении ДНК (русифицировано по http:// www.benbest.com/lifeext/aging.html)

Рис. 2.7. Схема, отображающая типы повреждении ДНК (русифицировано по http:// www.benbest.com/lifeext/aging.html)

Основные повреждения первичной структуры: модификация азотистых оснований. Разрыв N-гликозидных связей с последующим удалением оснований (потеря оснований);

разрывы в сахарофосфатных нитях ДНК, приводящие к появлению однонитевых (ОР) и парных (двуиитевых, ДР) разрывов, которые образуются при расположении ОР на противоположных нитях ДНК один против другого;

сшивки ДНК—ДНК в результате поглощения энергии; сшивки ДНК—белок (белок хроматина, мембраны ядра или ядерного матрикса).

В общем виде структуры повреждений ДНК представлены на рис. 2.7. Материал является русифицированной нами схемой из Web-публикации (Best В. Mechanisms of Aging http:// www.benbest.com/lifeext/aging.html).

Количество спонтанных и радиационно- индуцированных повреждений ДНК в клетке

Количество радиационных повреждений ДНК по сравнению с их стационарным, базальным уровнем в клетке представлено в табл. 2.1.

Однако наиболее наглядным должен быть другой сравнительный показатель, а именно, динамика формирования повреждений ДНК без радиационного воздействия (фонового, спонтанного) и в условиях облучения. Данные приведены в табл. 2.2.

Из табл. 2.2 можно видеть, что даже без облучения в клетке в течение суток образуется очень большое число повреждений и нарушений структуры. Действительно, постоянные повреждения и нарушения структуры ДНК — это результат нашего обычного существования и нормального метаболизма клетки:

«нормальные» разрывы при репликации, рекомбинации и репарации ДНК, а также при дифференцировке клеток; термодинамические флуктуации структуры ДНК; окислительные процессы (окисленные основания и пр.); химические воздействия окружающей среды.

Согласно Pollycove М., Feinendegen L.E., 1999—2002 гг.; Спитков- скому Д.М. и др., 2000 г. в результате окислительного метаболизма в

клетке за сутки продуцируется около 10} радикалов!

Табл и ца 2.1. Выход спонтанных и радиационно-индуцированных повреждений ДНК на одну клетку

Радиационные повреждения ДНК (число на одну клетку на Гр 1)

Стационарный уровень

Тип повреждения

Объединенные данные по многим исследованиям (Л.Н. Котеров, 2004)

Данные

НКДЛР-2000

[25]

спонтанных повреждений ДНК (число на одну клетку)

Модификации

оснований

(окисление,

потеря)

250—700

500

Менее 350 (ВЕПСУИ) [11]. Около 2000 (ОоосШеаб Г>.Т„ 2009 г.)

Однонитевые

разрывы

500—2000

1000

480 (М. РоПусоуе,

Ь.Е. Ретеп<1е§епн, 2003 г.

Двунитевые

разрывы

40

40

0,05 (ДшИкатт К., ЬоЬпсЬ М„ 2003 г.)

Сшивки ДНК—белок

150

150

Нет данных (мало сшивок)

Таблица 2.2. Количество радиационных повреждений ДНК по сравнению с их возможным потенциальным формированием в одной клетке в течение дня

Тип повреждения

Радиационные повреждения ДНК (число на одну клетку на Гр-1)

Потенциально

формирующиеся спонтанные повреждения ДНК (число на одну клетку за день)

Объединенные данные по многим исследованиям (Котеров Л.Н., 2004)

Данные

НКДЛР-2000

Модификации

оснований

(окисление,

потеря)

250—700

500

165 000 (Спитковский Д.М. и др., 2000) [8]. 10 GOO- 12 000 (BE1R-V11; без учета потерь оснований) [11]

Однонитевые

разрывы

500—2000

1000

300 000 (Спитковский Д.М. и др., 2000) [8]

Двунитевые

разрывы

40

40

0,1 (Ward J.F., 1988) [27]. 0,1—160 в течение цикла (Vilenchik М.М.,

Knudson A.G., 2003) [26]

Сшивки ДНК—белок

150

150

Нет данных

Они принимают участие в среднем в 105 модификациях ДНК за тот же период.

На одну среднюю клетку человека в день приходятся [19]:

26 000 потерь оснований вследствие спонтанного гидролиза гли- козильной связи;

десятки тысяч алкилированных оснований; около 350 деамииированных цитозинов; приблизительно 50 000 пиримидиновых димеров; около 100 000 однонитевых разрывов.

Каждую минуту в клетке формируется 130 спонтанных нарушений структуры ДНК [8].

Эти впечатляющие данные заставляют предполагать, что поддержание жизни на земле требует чрезвычайных усилий по защите от повреждений ДНК и по их репарации. Мишель Бишоп (Michael Bishop), нобелевский лауреат, открывший онкоген, следующим образом выразил данный факт:

«Единственной мутации недостаточно, чтобы вызвать рак. На протяжении жизни каждый ген любого человеческого организма

подвергается мутациям в количестве ?О10 (десять в десятой степени) отдельных случаев. Проблема рака не в том, почему он происходит, а в том, почему он происходит так редко».

«Очевидно, что жизнь должна зависеть от двойного или более чем двойного страхования тех механизмов, которые защищают нас от переизбытка клонов мутантных клеток... Если бы единственной мутации в каком-то гене было бы достаточно для преобразования здоровой клетки в раковую, то бы мы не смогли быть живыми организмами» [17].

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ ОРИГИНАЛ   След >