Фотодимеризация тимина

При этом образуется целый ряд стереоизомеров, в основе которых лежит циклобутановая структура. Фотодимеры с указанной выше структурой преобладают при облучении замороженных растворов тимина. Важным следствием фотодимеризации тимина является то, что цикло-бутановые димеры блокируют репликацию ДНК. Этим в основном и объясняется летальное и мутагенное действие ультрафиолетового излучения на живые организмы. Дело принимает настолько серьезный оборот, что клетки используют специальный механизм выщепления ти- миновых димеров из молекулы ДНК (гл. 15, разд. 3,2). [c.36]

Раскрытие механизмов мутаций в таких биологически важных молекулах, какими являются молекулы нуклеиновых кислот, исключительно важно и не нуждается в особых обоснованиях. Облучение ДНК УФ-светом приводит к мутациям. В целях выяснения механизма реакций фотодимеризации пуриновых и пирими-диновых оснований, происходящих в ДНК [655, 656], проведены исследования более простых модельных систем [657]. В работе [658] изучали механизм образования димеров тимина в замороженных до температуры жидкого азота водных растворах при их облучении УФ-светом. Фотохимические превращения оснований нуклеиновых кислот, в том числе и тимина, зависят от присутствия добавок в замороженных растворах, механизм действия которых до конца не ясен. Например, в присутствии нафталина (1,5-10-4 М) наблюдается увеличение выхода димеров на 15% и снижение на 75% в присутствии ацетона (5-10 4 М) в замороженном водном растворе тимина (3-10 3 М). По мнению авторов, в процессе фотодимеризации тимина участвует синглетное состояние тимина, а наблюдающиеся сенсибилизация и ингибирование выхода димера обусловлены влиянием нафталина и ацетона на это состояние. [c.244]

Все указанные изомеры были обнаружены в продуктах фотодимеризации тимина или его производных. Строение их подтверждено с помощью ИК- и ЯМР-спектров, химическим путем, а также [c.651]

Второй, более важной реакцией является фотодимеризация тимин (а также урацила) [c.36]

Таким образом, по-видимому, в зависимости от условий и от природы облучаемых соединений фотодимеризация тимина может идти как через возбужденное синглетное, так и через возбужденное триплетное состояние. [c.658]

Таблица 12.8. Фотодимеризация производных тимина в водном растворе при pH 4,4

С помощью триплетной сенсибилизации ацетофеноном показано, что звенья тимина в ДНК могут димеризоваться при облучении через возбужденное триплетное состояние Однако это ни в коей мере не означает, что фотодимеризация не может идти при прямом возбуждении в синглетное состояние [c.658]

Реакция фотодимеризации. Эта реакция впервые была обнаружена при УФ-облучении замороженных растворов тимина. Она состоит в соединении двух оснований по 5,6-двойной углеродной связи с образованием кольца циклобутанового типа [c.436]

Полинуклеотиды. Как отмечалось выше, для фотодимеризации необходимы два условия — достаточно высокая местная концентрация тимина (самого или его производного) и благоприятствующая реакции ориентация тиминовых ядер относительно друг друга. [c.656]

Можно провести оценку величин изменения свободной энергии при образовании ассоциатов Ри + Ри и Ру + Ру, если принять, что неассоциированные основания образуют в растворителе полость цилиндрической формы с площадью основания 30 для Ру и 50 для Ри. Тогда разность в величине поверхности между свободными основаниями и комплексом будет определяться разностью поверхностей, которая в случае пиримидинов равна 2 X 30 А , а в случае пуринов 2 X 50 А . Величина А/ п (равная сумме факторов ДРпИ ДКО ДЛЯ пуринов равна 14 ккал1моль, а для пиримиди-нов 8,4 ккал/моль. Это означает, что пурины должны быть более склонны к ассоциации, чем пиримидины. Такой подход к влиянию растворителя дает ответ на вопрос, почему органические растворители, поверхностная энергия которых меньше, чем у воды, оказывают дестабилизирующее влияние на межплоскостные взаимодействия, а также позволяет понять закономерности влияния растворителя на некоторые химические реакции, в частности на процесс фотодимеризации тимина (см. гл. 12). [c.249]

Кинетика и механизм фотодимеризации. Тимин. Легкость димеризации его в замороженном водном растворе и высокий квантовый выход реакции объясняются агрегацией молекул тимина при замораживании и тем, что молекулы в этих агрегатах ориентированы относительно друг друга благоприятным для димеризации образом . Образование агрегатов показано спектроскопически Важность их появления для фотодимеризации подтверждается отсутствием димеров при УФ-облучении замороженных растворов тимина в глицерине где агрегаты не обра- [c.654]

Фотодимеризация. Наиболее характерной для фотохимии тимина и его производных является реакция фотодимеризации. В разбавленных водных растворах (Ш " М) тимин практически устойчив к малым дозам облучения светом ближней ультрафиолетовой области (220—300 ммк). Квантовый выход его фотохимического изменения (Я, 253,7 м.нк) не превышает 104 В отсутствие кислорода облучение при 265 ммк разбавленных водных растворов (10 М) тимина, тимидина и тимидин-5 -фосфата приводит к образованию с небольшим выходом соответствующих фотодимеров (табл. 12.8) 8°. Фотодимеризация 1,3-диметилтимина 3 концентрированных (0,1 i) водных растворах протекает с относительно высоким квантовым выходом ( 5- Ю" ). [c.650]

Фотодинамическое действие можно рассматривать как сенсибн лизируемое красителем фотоокисление субстрата типа окислительной деструкции определенных аминокислотных боковых цепей белка [639], которое протекает без разрушения красителя [320, 651]. Биологический эффект этого процесса отличается от биологического эффекта, вызываемого прямым поглощением ультрафиолетового излучения [662—665]. Например, при бактерицидном действии УФ-света (280 нм) может иметь место фотодимеризация тимина, протекающая в процессе дезактивации ДНК [665, 666]. Для объяснения различных фотодинамических эффектов могут быть привлечены механизмы, рассмотренные на стр. 454, например, механизмы с переносом кислорода. В отсутствие кислорода фотоокисленИе может протекать и по пути отрыва водорода с образованием семи-хиноновых радикалов красителя и радикалов субстрата [237]. [c.459]

Важнейшими реакциями фотоприсоединения в биологии являются реакции фотодимеризации тимина в растворе и ДНК, а также фотогидратации урацила в растворе и РНК. [c.33]

Перейдем теперь к рассмотрению имеющихся данных по фотофизике процесса. Известны убедительные экспериментальные доказательства того, что предшественник фотодимеров тимина — первое триплетное состояние основания 1) триплетные тушители (Ог, парамагнитные ионы) тормозят фотодимеризацию тимина 2) к тому же результату приводит уменьшение заселенности триплетных уровней тимина (тест — тушение фосфоресценции) при триплет-синглетной миграции энергии с тимина ДНК на краситель профлавин 3) димеры образуются в разбавленных растворах тимина, где временные промежутки между столкновениями значительно превышают время жизни их возбужденных синглетных состояний (10 с), но соизмеримы с временем жизни триплетов (10- с) 4) избирательное заселение триплетных уровней при триплет-триплетной миграции энергии от ацетофенона к тимину ДНК в растворе, а также в интактных фагах Т4 приводит к образованию димеров. [c.230]

Распределение электронной плотности в пиримидиновом ядре существенно меняется с введением электронодонорного заместителя при С-5. Из сравнения фотохимических свойств урацила и тимина можно заключить, что метильная группа при С-5 повышает устойчивость пиримидинового ядра к УФ-облучению в водных растворах кроме того, для производных тимина более характерна фотодимеризация, а не фотогидратация. Имеются данные о том, что метильная группа при С-5 стабилизует радикал XXXV [c.668]

В работах Айзингера с сотр. методом ЭПР было показано, что при ультрафиолетовом облучении в ДНК возникают свободные радикалы тимина. Однако ингибиторы свободнорадикальных реакций не оказывали существенного влияния на процесс фотодимеризации. По всей видимости, роль свободнорадикальных состояний в образовании димеров тимина невелика и предшественником димера является все же не свободный радикал тимина, а его триплетное состояние. Можно думать в связи с этим, что сигнал ЭПР регистрируется скорее всего от тех тиминовых оснований, для димеризации которых нет стерических условий. [c.231]

Как и в случае тимина, димеризация урацила фото-обратима. Квантовые выходы прямой и обратной реакций зависят от длины волны света. Их максимальные значения для полиурациловой кислоты составляют 0,1 (Я.=248 нм) и 0,45 (Я.=230 нм) соответственно. Скорость бимолекулярной, но одноквантовой реакции фотодимеризации урацила обнаруживает явно выраженную зависимость от его концентрации в растворе, возрастая в 2 раза для уридил-2 -(3 )-фосфата при переходе от 10 до Ю- моль/л. По-видимому, фотоди-меризация урацила, как и тимина, протекает через его триплетное состояние, на что указывает уменьшение скорости димеризации в присутствии триплетных тушителей и ее увеличение при избирательном заселении триплетных уровней с помощью сенсибилизаторов. [c.234]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология