Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги из ГПНТБ / Дертингер Г. Молекулярная радиобиология. Действие ионизирующих излучений на элементарные биологические объекты

.pdf
Скачиваний:
9
Добавлен:
24.10.2023
Размер:
10.88 Mб
Скачать

кам, обладают более высоким молекулярным весом, чем конт­ роль. При дозах свыше 8 крад деградация преобладает над поперечными сшивками. Согласно Чарлсби '[4], можно рассчи­ тать отношение разрывов к поперечным сшивкам, если для рас-

0

20

бес

М;

40

дальтон.

 

 

Молекулярный

,106

 

Рис. 76. Распределение молекулярных весов

Д Н К

необлученных

(1)

и у-облученных С о 8 0 в дозе 4 крад

(2)

и 1 крад

(3) образцов

бак­

териофага Tl

(Ci — доля молекул

с молекулярным весом, меньшим

чем Mt) [7].

 

 

 

 

 

 

пределения известны средневесовой молекулярный вес Mw и среднечисленный молекулярный вес Мп. В описываемых опы­ тах на каждые 4,7 двойных разрывов образуется одна попереч­ ная сшивка [7]. Это отношение, очевидно, будет зависеть глав­ ным образом от условий эксперимента.

160

10.6. Разрыв водородных связей

Число разорванных водородных связей в облученной моле­ куле ДНК, можно измерить, например, с помощью электро­ метрического титрования кислоты, необходимой для денатура­

ции Д Н К (см. [9]). Степень денатурации

Д Н К можно также

определить, используя

«гипохромность»

(называемую иногда

гиперхромностыо или

гиперхромным

эффектом).

Это воз­

можно благодаря тому, что оптическое

поглощение

нативной

двухцепочечной ДНК. меньше, чем можно было бы

предска­

зать по числу нуклеотидов, т. е. коэффициент поглощения осно­ ваний в одиночной цепи или же в свободных нуклеотидах при­

близительно на

30%

выше, чем

в интактной

молекуле

ДНК,

в которой обе

цепи

соединены

водородными

связями.

Диспер­

сия, полярные эффекты растворителя, влияния экситонных взаи­ модействий на силу осциллятора и другие процессы обсужда­ ются как возможная причина изменений оптического поглоще­ ния (ср. [45, 58]).

Если число водородных связей уменьшается в результате облучения, то при этом должно возрастать оптическое поглоще­ ние. Такое явление наблюдается в подавляющем большинстве случаев. Однако увеличение само по себе не есть мера числа разорванных водородных связей, так как одновременно разла­

гается часть оснований, тем самым снижая абсорбцию.

Эти

два противоположных процесса можно выявить, измеряя

по­

глощение в нейтральных и кислых растворах. Как показано на рис. 77, поглощение, вызываемое гиперхромностью, увеличи­ вается на 30—40% при денатурации необлученной двухцепочеч­ ной Д Н К при рН<3,5 . В противовес этому поглощение облу­ ченной ДНК выше в нейтральном растворе и ниже в кислом по сравнению с необлученным контролем. Снижение абсорбции при рН<3,5 целиком обусловлено разрушением оснований, тогда как увеличение поглощения в нейтральном растворе происходит благодаря наложению гиперхромности на снижение, вызванное

распадом оснований. Если представить поглощение

при р Н = 2 , 5

в зависимости от дозы, наблюдается линейная

зависимость,

за исключением случаев облучения с очень высокими дозами (рис.78).

Такая же кривая получается, когда Д Н К гидролизуют после облучения муравьиной кислотой, таким образом высвобо­

ждая все основания. Это показывает, что поглощение

в обла­

сти с низким рН является мерой

числа неповрежденных

основа­

ний при условии, что продукты,

образованные

при облучении,

не поглощаются. при 260 нм.

 

Правильность

предположения

подтверждается наблюдением

(ср. [57]), что при

больших дозах,

разрушающих все водородные связи, величины абсорбции сов­ падают в нейтральной и кислой областях и уменьшаются с уве­ личением индуцированного радиацией распада оснований.

6

Г. Дертннгер, X . Юнг

161

Как видно

из рис. 78, разрыв водородных связей не

может

коррелировать

с распадом оснований. Так, при 140 крад

более

90% этих оснований все еще не повреждены, несмотря на то, что гиперхромность уменьшилась на 20% по сравнению с исходной величиной. Однако непосредственно на основании этих данных нельзя определить число разорванных водородных связей, по­ скольку не существует линейной зависимости между количест­

во

I

«V

\

]

%

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

f 0,в

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

со

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

с^

 

 

 

г

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

С:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5~°—L

о о-

 

 

 

 

 

 

 

 

0J

 

 

 

 

40

 

80

120

1б№

 

1

1

1

1 7

рИ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Доза,

крад

 

Рис.

Влияние

рН

на

оптиче­

Рис. 78. Изменения

оптического

поглоще­

ское

поглощение

необлученноп

и

ния

ДН К

тимуса

теленка

при

рН = 2,5

облученной

ДН К

тимуса

теленка

(1)

и 8,5

(2)

после

уоблученпя

Со 6 0 в-

(у-облучение

Со 6 0

проводили

в

аэробном

0,1%-ном

растворе [5].

 

0,006%-ном

растворе;

измеряли

 

 

 

 

 

 

 

 

при концентрации

0,005%) [5]:

 

вом

неповрежденных

водородных

/ — 6,2

крад;

2 — контроль.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

связей

и

изменением абсорб­

ции под влиянием

денатурации. Точное соотношение

неизвестно,

и потому приходится пользоваться полуэмпирическнми уравне­

ниями [2]. На основании кривых на рис. 78, полученных Коллин­

зом

с соавт. [5], определяется величина G' = 6,6 для разрыва од­

ной

водородной связи. Значения G, полученные другими авто­

рами, лежат в диапазоне 2,7—60 [5, 19]. Такая широкая вариа­ бильность часто может объясняться недооценкой нелинейных от­ ношений между гиперхромностыо и числом разорванных водо­ родных связей.

Шоулс с соавт. [46] утверждают, что при низких дозах на один одноцепочечный разрыв приходится примерно 14—15 раз-

рывов водородных

связей.

Пикок и Престон [40] считают, что

их около 16. Это значит, что в месте одноцепочечного

разрыва

в среднем

от трех

до четырех пар нуклеотидов больше

не свя­

заны водородными

связями. Эта

цифра согласуется

с

приве­

денными выше данными

Хагеиа [20], показывающими, что одно­

цепочечные

разрывы каждой

цепи

ДН К на расстоянии,

мень­

шем трех

нуклеотидов,

приводят

к

образованию

двойного

разрыва (см. разд.

10.4).

Относительно

высокое число

водород-

162

ных связей, раскрывающихся на каждый одноцепочечный раз­ рыв, можно объяснить проникновением молекул воды в двой­

ную

спираль после разрыва одной из цепей. В

результате

этого

водородные связи между комплементарными

основания­

ми частично замещаются связями между отдельными основания­ ми и молекулами воды, так что полинуклеотидные цепи эф­ фективно «расходятся» [46]. Этот процесс, безусловно, должен до некоторой степени ограничиваться, так как в противном слу­ чае не останется ни одной двухцепочечной Д Н К в водном раст­ воре. Исходя из положений термодинамики, можно утверждать, что в системе, состоящей из двух перевитых цепей, раскручива­ ние дает первоначальный выигрыш энтропии на развернутую связь. Выигрыш имеет максимальное значение и доходит до предела, когда развернутый участок цепи достигает некоторой «равновесной длины». Темперли [51] вычислил, что неразверну­ тый участок в Д Н К содержит 15—25 водородных связей.

Влияние излучения на устойчивость водородных связей мож­ но также обнаружить по кривым плавления. Если нагревать в растворе двухцепочечную ДНК, происходит денатурация, в ре­ зультате чего при температуре выше 65° С коэффициент экстинк-

цин возрастает и достигает постоянного уровня

только

при­

мерно

при 90° С;

температура, при

которой увеличение

погло­

щения

достигает

50% оптимальной

величины,

известна

как

«точка плавления». Температура плавления снижается с увели­ чением дозы облучения [23]. Это еще одно свидетельство лабилизации структуры двойной спирали при действии излучения. Такое же снижение точки плавления наблюдается при значи­ тельно более низких дозах по сравнению с дозами, вызы­ вающими распад оснований. В связи с этим можно предполо­ жить, что этот эффект также зависит от числа одиночных раз­

рывов, поскольку последние снижают продольную

устойчивость

молекулы и обеспечивают дополнительные точки

для раскручи­

вания спирали.

 

 

 

 

 

Образование

денатурированных участков — последний из

об­

суждаемых

здесь критериев

изменения

водородных связей

при

облучении.

Оно

может быть

выявлено

хроматографически с по­

мощью колонок из метилированного альбумина на кизельгуре (МАК). Фракция элюируемого материала экспоненциально сни­

жается с дозой при облучении водного раствора

Д Н К [52]. Если

Д Н К

после облучения разрушать

ультразвуком

до одной

чет­

верти

от исходного молекулярного

веса,

доля

элюированного

материала возрастает в четыре раза. Из

этого

следует,

что

этим способом можно делить молекулы на поврежденные и не­ поврежденные. По данным Ульриха и Хагена [52], связанные с МАК-колонкой молекулы Д Н К содержат «денатурированные об­ ласти». Это небольшие области, примерно такого же размера, как и участки, получаемые при нагревании или действии сил сдвига, в которых два нуклеотидных тяжа больше не соединены водо-

6* 163

родными связями. Повреждения такого рода ренатурировать не удается. Увеличение числа одноцепочечиых разрывов ДНК-азон не влечет за собой одновременного увеличения числа денатури­ рованных областей. Это означает, что упомянутые выше по­ вреждения следует отличать от тех, которые являются результа­ том простых одноцепочечиых разрывов при облучении. В вод­ ном растворе образуется в четыре раза больше одноцепочеч­ иых разрывов, чем зон денатурации. Предстоит проделать еще немало экспериментальной работы, прежде чем можно будет

сказать что-то более определенное о

природе

и образовании

зон денатурации. И хотя приведенные

примеры

использования

физико-химических методов для исследования изменений в об­

лученной Д Н К — лишь только

начало, тем

не менее уже полу­

чены интересные результаты.

Дальнейшее

совершенствование

этой методики должно дать значительный вклад в понимание

молекулярных

механизмов

действия

излучения.

 

 

Л И Т Е Р А Т У Р А

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.

Alexander Р. е. a. Radiation Res.,

1961,

14,

363.

 

 

 

2.

Applequist J. J. Amer. Chem. Soc,

1961,

83,

 

3158.

 

 

 

3.

Beukers R., Berends W. Biochim.

 

Biophys.

Acta

(Amst.),

1960, 41, 550.

4.

Charlesby A.

Atomic radiations

and

 

polymers.

Oxford

Pergamon

 

Press, 1960.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5.

Collyns B. e. a. Radiation Res.,

1965,

25,

526.

 

 

 

 

6.

Cook J. В., Elliot J. P., Wyard

S. i.

Mol. Phys.,

1967,

13 49

 

7.

Coquerelle T. e. a. Z. Naturforsch.,

1969,

24b,

885.

 

 

 

S.

Cox R. A. e.a.

Nature. 1955, 176, 919.

 

 

 

 

 

 

9.Cox R. A. e.a. Proc. Roy. Soc. (Lond.), 1958, BI49, 511.

10.Daniels M . e.a. J. Chem. Soc. (Lond.), 1957, 1957, 226.

11.Dertinger H. Z. Naturforsch., 1967, 22b, 1261.

12.Dertinger H. Ibid.. S. 1266.

13.Dewey D. L. Int. J. Radiat. Biol., 1967, 12, 497.

14.

Dorlet C,

van de Vorst

E., Bertinchamps A. J.

Nature, 1962, 194, 767.

15.

Ehrenberg A., Ehrenberg

L., Lofroth G. Nature,

1963,

200, 376.

16.

Eigner J.,

Doty P. J. molec. Biol., 1965, 12, 549.

 

 

17.

Freifelder D. Proc. nat. Acad. Sci. (Wash.), 1965, 54,

128.

18.

Freifelder

D., Davison

P.

F. Biophys. J., 1963,

3,

97.

19.Ginoza W. Ann. Rev. Microbiol., 1967, 21, 325.

20.Hagen U. Biochim. Biophys. Acta (Amst), 1967, 134, 45.

21.

Hagen

U. In: Experimental methods in

molecular biology. Ed. C. Nico-

 

lau, London, John Willey & Sons. In Press,

1970.

 

 

22.

Hagen U., Wellstein

H. Strahlentherapie,

1965,

128, 565.

 

 

23.

Hagen U., Wild R. Strahlentherapie, 1964, 124, 275.

 

 

24.

Heller

H. C, Cole T. Proc. nat. Acad. Sci.

(Wash.), 1965,

54,

1486.

25.

Hems

G. Nature,

I960, 186, 710.

 

 

 

 

 

 

 

26.

Henglein A., Schnabel W. In: Current topics

 

in

radiation

research. Vol. I I .

 

Ed.

M . Ebert

and

A. Howard.

Amsterdam,

North-Holland

Publ. Co.,

 

1966,

p. 1.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

27.

Herak

J. N., Gordy

W. Proc. nat.

Acad.

Sei.

(Wash.), 1965, 54, 1287.

28.

Hershey A. D. e. a. J. molec. Biol., 1963, 6,

230.

 

 

 

 

29.

Huttermann J., Miiller A. Radiation

Res.,

1969,

38, 248.

 

 

30.Kanazir D. T. Progr. Nucl. Acid. Res., 1969, 9, 117.

31.Keck K. Z. Naturforsch., 1968, 23b, 1034.

32.Kohnlein W. Strahlentherapie, 1963, 122, 437.

33.Latarjet R. e. a. Radiation Res. Suppl., 1963, 3, 247.

164

34. Lett J. Т., Stacey К. A., Alexander P. Radiation Res., 1961, 14, 349.

35.Lichler J. D., Gordy W. Proc. nat. Acad. Sci. (Wash.), 1968, 60, 450.

36.McCargo M . Цмт. по [57].

37.Miiller A. Int. J. Radiat. Biol., 1963, ti, 137.

38.Miiller A. Int. J. Radiat. Biol., 1964, 8, 131.

39.Miiller A. Progr. Biophys., 1967, 17, 99.

40.Peacocke A. R., Preston B. N. Цит. no [46].

41.Pershan P. S. e. a. Physics, 1964, 1, 163.

42.

Pruden

В.,

Snipes W., Gordy W. Proc. nat. Acad. Sci.

(Wash.),

1965,

 

53,

917.

 

 

 

43.

Salowey

R.,

Shulman R. S.. Walsh W. M. J. Chem. Phys.

1963 30,

839.

44.Schmidt J., Snipes W. Int. J. Radiat. Biol., 1967, 13, 101.

45.Scholes G. Progr. Biophys., 1963, 13, 59.

46.Scholes G., Ward J. F., Weiss J. J. J. molec. Biol., 1960, 2, 379.

47.Scholes G., Weiss J. J. J. exp. Cell Res. Suppl., 1952, 2, 219.

48.Scholes G., Weiss J. J. Biochem. J., 1954, 56, 65.

49. Setlow R. В., Setlow J.

K. Proc. nat. Acad. Sci. (Wash.), 1962, 48, 1250.

50. Smith К. C, Hanawalt

P. C. Molecular photobiology. New York, Acade­

mic Press, 1969.

 

51.Temperley H. N. V. Trans. Faraday Soc, 1959, 55, 515.

52.Ullrich M., Hagen U. Z. Naturforsch., 1968, 23b, 1176.

53.

Wacker

A., Dellweg H., Jackerts D. J. molec. Biol.,

1962, 4,

410.

54.

Wacker

A., Lochrnann

E. R. Z. Naturforsch., 1962, 17b, 351.

 

55.

Weinblum D., Johns

H. E. Biochim. Biophys. Acta

(Amst.),

1966,114,450.

56.Weinert H., Hagen U. Strahlentherapie, 1968, 136, 204.

57.Weiss J. J. Progr. Nucl. Acid Res., 1964, 3, 103.

58. Zimm В. H., Kallenbach N. R. Ann. Rev. Phys.

Chem., 1962,

13, 171.

59. Zimmer K. G., Miiller

A. In: Current topics in

radiation research. Vol. 1.

Eds. M . Ebert and

A. Howard. Amsterdam,

North-Holland

Publ. Co.,

1965, p. 1.

 

 

 

Г Л А В А 11

ИНАКТИВАЦИЯ

НУКЛЕИНОВЫХ КИСЛОТ

 

11.1. Функции нуклеиновых кислот

Нуклеиновые кислоты выполняют важнейшие функции в сложном комплексе биохимических процессов, лежащих в ос­ нове того, что мы называем жизнью. Например, вся генетиче­ ская информация индивида содержится именно в нуклеиновых кислотах. Эта функция у большинства организмов выполняется

двухцепочечной ДНК, однако у некоторых вирусов

геном

со­

стоит из одноцепочечной Д Н К

или РНК

и лишь в редких слу­

чаях— из двухцепочечной РНК. Для передачи

наследственных

свойств от

одного поколения

последующему

(например,

при

клеточном

делении)

должно

происходить удвоение

генетиче­

ского материала. Согласно

механизму

Уотсона — Крика,

при

полуконсервативной

репликации

двухцепочечной Д Н К

исход­

ные нити разделяются во время синтеза

комплементарных

тя­

жей. Этот процесс можно воспроизвести

и в пробирке.

Такая

система, наряду с ДНК-полимеразой и

дезоксирнбонуклеознд-

трифосфатами, должна содержать матричную ДНК, известную

также под названием затравки

(ср. [17]).

 

 

При биосинтезе белков информация, заключенная

в

ДНК,

переносится

на информационную РНК (иРНК). Механизм

этой

транскрипции

можно сравнить с синтезом ДНК. Он также тре­

бует участия

полимеразы и запаса рибонуклеозидтрифосфатов.

Правда, в данном случае Д Н К

копируется не целиком

(как это

имеет место

при репликации),

а выборочно, и поэтому

копи­

руемые области, по-видимому, содержат «стартовые» и «кон­ цевые» участки для РНК-полимеразы. Эти участки имеют раз­ личную длину, из чего следует, что молекулярные веса соответ­ ствующих иРНК весьма различны и лежат в области от 100 до 500 тыс. или даже выше. Транскрипция генетической инфор­ мации с Д Н К на меньшие молекулы иРНК имеет то преиму­ щество, что эти несущие информацию молекулы обладают боль­

шей подвижностью, благодаря

чему

иРНК затем перемещается

к рибосомам, где происходит

синтез

белков. Перенос порядка

расположения нуклеотидов с иРНК на определенный порядок аминокислот называют трансляцией. Для осуществления транс­ ляции необходим еще один вид нуклеиновых кислот, а именно

I6fi

так называемая транспортная РНК (тРНК). Каждая аминокис­ лота связана со специфической тРНК, которая в иРНК узнает характерный для ее аминокислоты кодон, так что соответствую­ щая аминокислота встраивается в белок в порядке, установлен­ ном ДНК.

Ни в специализированных клетках высших организмов, ни в более примитивных одноклеточных организмах не происходит непрерывного процесса считывания и переработки общей инфор­ мации клеточной ДНК, необходимой для белкового синтеза. На­ против, существует четко выраженная регуляция активности от­ дельных участков ДНК. Если, например, клетки Е. coli, исполь­ зующие глюкозу как источник энергии, выращивать в отсутствие лактозы, то необходимые для переработки лактозы ферменты галактозидпермеаза и |3-галактозидаза образуются лишь в виде следов. При переводе в среду, содержащую вместо глюкозы лак­ тозу, клетки начинают вырабатывать оба фермента, синтезируя

их в 10 000 раз

больше, чем

при росте в присутствии глюкозы.

В этих

случаях

принято говорить, что ферменты индуцированы.

Наряду

с этими универсальными функциями

нуклеиновых кис­

лот у вирусов и бактерий известны и другие

специальные функ­

ции, например

такие,

как

инфекционность

и

трансформация,

о которых речь пойдет

ниже. Более подробные

сведения о про­

цессах и функциях, обрисованных здесь весьма схематично, можно найти, например, в книге Уотсона [32].

Различные функции нуклеиновых кислот могут тормозиться или нарушаться при облучении. Количество и разнообразие описанных процессов показывают, что применительно к нуклеи­ новым кислотам термин «инактивация» далеко не однозначен. В отличие от инактивации ферментов, которые, по крайней мере по отношению к этому критерию, реагируют одинаково на об­ лучение (см. разд. 9.2), инактивация почти всех функций нуклеи­ новых кислот имеет различную кинетику. Механизм инактивации ни в одном из рассмотренных случаев полностью не раскрыт, поэтому в этой главе нами отведена особая роль анализу раз­

личных видов кинетики инактивации

и особенностей связанных

с ней радиационных повреждений. В

отдельных случаях, там,

где требуется более углубленное понимание процессов инакти­ вации, нами использован дополнительный материал.

11.2.Инфекционность

Термином

«инфекционность» обозначают

способность ви­

русов размножаться

в соответствующих

клетках

хозяина.

В случае, если клетка

хозяина — бактерия, процесс

заражения

индуцируется

инъекцией в бактерию вирусной Д Н К (или Р Н К ) .

Более подробно этот вопрос обсуждается в разд. 12.1. Примерно через 20 мин бактерия лизируется, т. е. разрывается стенка бак­ териальной клетки, высвобождая при этом около 100—200 но-

167

вых фагов. Процесс репродукции фага ясно показывает, что информация, требуемая для образования новых частиц, включая

их белковую оболочку, локализуется в

Д Н К

фага. Следова­

тельно, сферопласты (бактерии, обработанные

лизоцимом для

удаления части их клеточной стенки)

можно

инфицировать

ДНК, выделенной из бактериофага, и таким способом индуци­

ровать

образование полноценного

фага. Эта система,

исполь­

 

 

 

 

зующая

«инфекционную»

ДНК,

 

 

 

 

особенно

хорошо

функционирует

 

 

 

 

в случае

одноцепочечной

кольце­

 

 

 

 

вой Д Н К

из бактериофага

срХ174

 

 

 

 

[9]. Однако

она

действенна

также

 

 

 

 

и для фага ТТ и ряда других ви­

 

 

 

 

русов. Количество

фагов,

высво­

 

 

 

 

бождающихся

из

инфицирован­

 

 

 

 

ных

сферопластов,

пропорцио­

 

 

 

 

нально концентрации

инфекцион­

 

 

 

 

ной Д Н К

в

пределах

нескольких

 

 

 

 

порядков

и

может

определяться

 

 

 

 

стандартными

методами

(см.

 

 

 

 

разд.

12.1).

 

 

 

 

 

 

0,4

0.8

 

При

 

облучении

 

хорошо

 

Доза, Мрад

 

очищенной

 

лиофилизованной

Рис. 79.

Инактивация

лиофилизо­

фХ 174-ДНК

у-облучением

Go6 0 в

вакууме получаем кривую доза —

ванной

инфекционной

Д Н К

фага

чрХП4

в вакууме

у-облученнем

эффект, имеющую

экспоненциаль­

Со 6 0 [15].

 

 

ную форму

(рис. 79). Молекуляр­

из DZ1,

 

крад,

 

ный вес мишени можно вычислить

равной 320

используя

уравнение

(5.5). Молекуляр­

ный вес мишени равняется 1,8Х106 дальтон,

что хорошо согла­

суется с молекулярным весом срХ-ДНК, равным 1,7хЮ6

дальтон

[30]. Отсюда следует, что для торможения образования

интакт-

ных фагов, т. е. для потери

инфекционности,

достаточно

одного

взаимодействия излучения с фХ-ДНК со средней потерей энер­ гии 60 эв.

В соответствии с данными Литла и Гинозы [21], около 25% молекул фХ-ДНК, инактивированных прямым действием облу­ чения, содержат разрыв в полинуклеотидной цепи. Эта цифра, а также количество энергии в 60 эв, отдаваемое инактивирован-

ной молекуле Д Н К

(соответствующее С =

1,65), позволяют

вы­

числить

G, равное

0,4, для образования одноцепочечных

раз­

рывов

в фХ-ДНК.

Полученный результат

хорошо согласуется

со значением G, характеризующим формирование одиночных разрывов в двухцепочечной ДНК, определяемых с помощью ультрацентрифугирования (ср. разд. 10.4). Потеря инфекционности при разрыве, превращающем циркулярную фХ-ДНК в линейную структуру, была показана также в прямом опыте с по­ мощью ДНК-азы [6]. Остальные 75% инактивации, обусловлен-

168

ной облучением, по всей вероятности, связаны с повреждением оснований. Следует ожидать, что почти все изменения оснований должны приводить к инактивации, поскольку в растворе 20— 40% атак радикалов приходится на сахар и только 60—80% — на основания (см. разд. 10.3). Однако эту проблему нельзя считать решенной, так как в литературе описаны особые случаи, когда до 10 повреждений оснований приходится на одну ииактивированную молекулу Д Н К [1, 16].

11.3. Трансформация

 

Способность к трансформации — классическое

доказатель­

ство того, что Д Н К является носителем генетической информа­ ции. Впервые это свойство было обнаружено Гриффитсом [7], использовавшим для эксперимента пневмококков, а впоследствии наблюдалось у ряда других (например, у Haemophilus influenzae и Bacillus subtilis), хотя далеко не всех бактерий [21]. В про­ цессе трансформации «компетентная» бактерия поглощает спе­ цифические фрагменты Д Н К из окружающей среды и встраивает

их генетическую информацию

в бактериальную

хромосому,

так что в итоге эта

информация

становится

наследуемой.

 

Для

того чтобы провести

трансформацию, Д Н К

извлекается из

бак­

терий, обладающих

особой генетической характеристикой

 

(мар­

кером), например резистентностью к стрептомицину.

Эта

транс­

формирующая

Д Н К

далее инкубируется с мутантами того

же-

бактериального

штамма, лишенного данного маркера.

Затем

исследуется образование колоний на средах, содержащих нуж­ ную концентрацию стрептомицина. В этих условиях колонии об­ разуют только те бактерии, которые при трансформации при­ обрели устойчивость к стрептомицину. Наряду с разнообразны­ ми мутантами, резистентными к антибиотикам, имеется много других, которые удобно использовать в опытах по трансформа­ ции. К ним, например, относятся мутанты, лишенные способно­ сти синтезировать некоторые из необходимых для роста веществ

и поэтому требующие присутствия этих

веществ в питатель­

ной среде (ауксотрофные мутанты).

 

Во

время

радиобиологических методов

трансформирующая

Д Н К

(ранее

известная под названием

трансформирующего

начала) подвергается действию излучений и число трансфор­ мированных клеток в популяции определяется как функция дозы. Поскольку ионизирующее излучение и УФ-излучение по-

разному инактивируют

трансформирующую ДНК, их

эффекты

будут рассмотрены раздельно.

 

И о н и з и р у ю щ е е

и з л у ч е н и е . Если споры

или веге­

тативные клетки В. subtilis облучать ^-квантами или электронами, а затем, экстрагировав их ДНК, инкубировать ее с клетками, не способными синтезировать индол, то частота трансформации этого маркера будет экспоненциально уменьшаться с дозой

169

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ