Тимин-тиминовый димер

Рис. 30-1. Образование тиминового димера под действием ультрафиолетового облучения. Между двумя соседними остатками тимина, расположенными в одной цепи ДНК, образуются две новые углерод-углеродные связи (отмечены красным цветом). А. Структура димера изображена в плоскости, но лучше ее рассмотреть в трехмерной проекции, как она показана на рис. Б, где четырехчленное кольцо, образованное двумя новыми связями, закрашено.

Ультрафиолетовые лучи и ионизирующее излучение. УФ-свет, рентгеновские лучи и другие виды ионизирующего излучения оказывают на микроорганизмы как подавляющее жизнедеятельность (летальное), так и мутагенное воздействие. Их специфическое действие еще мало изучено. Исходя из совпадения кривой поглощения нуклеиновых кислот и кривой подавления жизнедеятельности клеток при облучении в зависимости от длины волны, а также частоты мутаций в популяции, можно сделать вывод о том, что УФ-лучи действуют в основном на нуклеиновые кислоты. Наиболее эффективны лучи ближней УФ-области с длиной волны около 260 нм (рис. 15.5). Побочные повреждения при этом незначительны. Поражаются главным образом пиримидиновые основания. Например, два соседних тиминовых основания в ДНК могут оказаться ковалентно связанными. Наличие таких димеров тимина служит затем источником ошибок при репликации (рис. 15.6). [c.445]

Рнс. 38.23. Тимин-тиминовый димер, образующийся при связывании рядом расположенных тиминовых оснований. [c.80]

Облучение УФ-светом вызывает другой тип химической модификации ДНК, а именно конденсацию двух соседних остатков тимина с образованием тиминовых димеров [c.353]

Вопрос О том, через какое электронно-возбужденное состояние пиримидиновых оснований (первое синглетное или триплетное) осуществляется димеризация, подробно исследовали на растворах тимина и ДНК с использованием тушителей триплетных состояний и метода фотосенсибилизации. Данные об уменьшении выхода циклобутановых димеров при облучении тимина в присутствии триплетных тушителей (кислород и парамагнитные ионы) свидетельствуют о том, что в этом случае димеры тимина возникают через триплетное состояние основания. Однако те же триплетные тушители не оказывают никакого влияния на эффективность образования тиминовых димеров в ДНК. Поэтому можно было бы считать, что в ДНК димеризация тимина идет через синглетное возбужденное состояние основания. Однако отсутствие влияния триплетных тушителей на выход димеров в ДНК может быть связано и с тем, что константа скорости димеризации на триплетном уровне за счет близкого и благоприятного расположения молекул тимина намного больше константы скорости тушения триплетного состояния. Если такое предположение верно, то димеризация тимина в ДНК возможна и через триплетное состояние. Образование тиминовых димеров в ДНК через триплетное состояние продемонстрировано в опытах по селективному заселению триплетного уровня с помощью фотосенсибилизатора ацетофенона, у которого синглетный возбужденный и триплетный уровни расположены по отношению к соответствующим уровням тимина в соответствии со схемой [c.437]

Результаты опытов с ацетофеноном подтверждают принципиальную возможность димеризации через триплетное состояние тимина. Однако они не дают ответа на вопрос о механизме образования димеров в том случае, когда имеет место прямое возбуждение тиминовых оснований в ДНК. Недавно этот вопрос исследован путем двухступенчатого возбуждения молекул тимина в полинуклеотиде с использованием пикосекундных и наносекундных импульсов высокоинтенсивного лазер- [c.437]

Гранулы полиакриламидного геля обволакивают нуклеиновой кислотой, молекулы которой сшиты поперечными связями [1]. Поперечные сшивки возникают, но-видимому, за счет образования тимин-тиминовых димеров при облучегши ультрафиолетом [9]. Нуклеиновые кислоты не связаны с гелем, они лишь обволакивают его поверхность. Количество поперечных сшивок зависит от интенсивности и продолжительности облучения. [c.150]

Для удаления ошибок репликации, неизбежных в процессе матричного синтеза таких огромных биополимеров, какими являются ДНК, существует специальная система ферментов репарации. Например, сопутствующие репликации одноцепочечные разрывы восстанавливаются при помощи ДНК-поли-меразы I и ДНК-лигазы. ДНК-полимераза I, будучи 3 -5 -экзонуклеазой, проверяет правильность присоединения нуклеотидов вновь образованной нити ДНК к нуклеотидам матрицы и гидролизует концевой нуклеотид, если его основание не комплементарно основанию матричной цепи. ДНК-полимераза Ш, также обладающая нуклеазной активностью, будет добавлять нуклеотиды только в том случае, если предыдущее основание дочерней цепи комплементарно связано с соответствующим основанием матричной цепи. Таким образом, осуществляется репарация неправильного спаривания нуклеотидов и контролируется корректность синтеза ДНК. Наиболее полно изучены повреждения, возникающие в клетках под действием ультрафиолетового облучения. Оно вызывает, в частности, взаимодействие двух соседних пиримидиновых оснований, чаще всего тиминов. При этом образуется тиминовый димер, блокирующий действие ДНК-полимеразы ПГ. [c.453]

Подобно фотодимерам урацила, тиминовые димеры фотола-бильны. При облучении (А, < 290 ммк) водных растворов фотодимеров тимина и его производных они распадаются до исходных мономеров >68. Чувствительность фотоднмеров к облучению [c.653]

Замещение иссеченных нуклеотидов, окружающих тиминовый димер, происходит за счет репарационной репликации. За этим процессом можно проследить, поставив опыт по распределению вещества при репликации (фиг. 97) с облученными ультрафиолетом клетками Е. соН Thy . Для этого культуру облученных ультрафиолетом бактерий выдерживают разное время в присутствии меченного радиоактивным атомом бромурацила (БУ). При этом на место тимина в реплицирующуюся ДНК происходит включение более плотного БУ. Затем для измерения плотности молекул ДНК, включивших радиоактивный БУ, выделенную из бактерий ДНК подвергают равновесному центрифугированию в градиенте плотности s l. Оказалось, что бромурацил обнаруживается лишь в тех молекулах ДНК, плотность которых не отличается от плотности обычной легкой ДНК. Таким образом, в отличие от обычной репликации, которая, как это показано в гл. IX, происходит только в одной репликационной Y-вилке, репарационная репликация происходит во многих различных точках генома. Действительно, в этом случае БУ явно включился в большое число коротких полинуклеотидных сегментов, окруженных длинными участками неренлицировавшихся полинуклеотидных ценей, так что небольшое количество отдельных остатков БУ не оказывает какого-либо заметного влияния на плотность ДНК. [c.375]

НОГО УФ-излучения (266 нм). Установлено, что при переходе от низкоинтенсивного ( 1 Вт/м ) к высокоинтенсивному (5 10 Вт/м ) пикосекундному УФ-облучению квантовый выход образования димеров в полинуклеотиде падает в 10 раз. При наносекундном же лазерном УФ-облучении ( 10 Вт/м ) выход тиминовых димеров оказался таким же, как и в случае низкоинтенсивного УФ-облучения. Уменьшение квантового выхода димеризации при пикосекундном УФ-облучении объясняется эффективным опустошением 51-уровня за счет двухступенчатого возбуждения вы-соколежащих синглетных уровней. В то же время при наносекундном УФ-облу-чении, когда происходит опустошение Г1-уровня, уменьшения квантового выхода димеризации тимина не наблюдается. Па основании этих данных делается вывод [c.438]

Рис. 45. Спектры поглощения тимина (/), облученного ти-мниа (2), тиминового димера (3) и спектр действия реверсии димер- -мономер (4) (8е11оу1 К., 1961)

Фотоденатурация нуклеиновых кислот является следствием разрушения кооперативной системы слабых нековалентных связей (водородные, гидрофобные и т. д.) и частичного (локального) или полного нарушения двуспиральной структуры Уотсона — Крика (эффект расплетания ). Наиболее вероятно, что денатурация нуклеиновых кислот представляет собой вторичный темновой процесс, вызванный образованием фотопродуктов, хотя не исключена возможность прямого разрыва слабых связей при тепловой диссипации энергии электронного возбуждения оснований, как это предполагается для белков. Несмотря на то, что спектр действия денатурации ДНК совпадает со спектром поглощения тимидина, причастность тиминовых димеров к образованию денатурированных участков в ДНК остается до сих пор сомнительной. Г. Б. Завильгельским твердо установлено, что локальные нарушения вторичной структуры ДНК при ее облучении коротковолновым светом определяются индукцией сшивок между комплементарными нитями ДНК. Наиболее точно такой вывод подтверждается опытами, в которых миграционным путем с ацетофенона на тимин изменялось количество тиминовых димеров в ДНК. При этом каких-либо различий в кривых плавления, отражающих состояние вторичной структуры, у образцов ДНК, содержащих 0,17 и 30% димеров, обнаружить не удалось. В то же время кинетика образования сшивок и локальных денатурационных участков в ДНК идентична. [c.241]

Какие же фотоповреждения ДНК в клетке приводят к ее гибели Считается, что к летальным повреждениям клеток приводит образование пиримидиновых, прежде всего тиминовых димеров. Об этом свидетельствуют следующие факты 1) увеличение фоточувствительности ряда микроорганизмов по мере увеличения в них содержания тимина 2) обнаружение димеров в гидролизатах ДНК клеток, облученных ультрафиолетовым светом в дозах Оз7—Одо, причем различные воздействия на клетку, увеличивающие или уменьшающие ее фоточувствительность, сопровождаются аналогичным изменением концентрации димеров тимина в клетке 3) возможность снятия значительной части летального действия УФ-излу-чения видимым светом (фотореактивация), величина которого во многих случаях коррелирует с мономеризацией димеров 4) способность ферментов темновой репарации, [c.285]

Вслед за вырезанием тиминовых димеров и окружающих их нуклеотидов начинается репарационная репликация. Ее существование было доказано в экспериментах с бактериями, которых после облучения ультрафиолетом инкубировали в присутствии радиоактивного бромурацила. Накопление радиоактивной метки свидетельствовало о включении в облученные клетки бромурацила, который используется при репликации ДНК вместо тимина. Однако в облученных бактериях происходила не обычная репликация, протекающая только в двух репликационных Y-вилках, а репарационная, сопровождающаяся включением бромурацила во многих различных точках генома. Об этом говорит измерение плотности ДНК при равновесном центрифугировании в s l. Бромурацил плотнее тимина, поэтому при обычной репликации возникала бы тяжелая нить ДНК. Однако ее присутствия опыты не показали. Весь-бромурацил содержался в легких цепях ДНК. Следовательно, его включение происходит в коротких полинуклеотидных участках, окруженных длинными нереплицировавшимися полинуклеотидными последовательностями, так что плотность ДНК заметно не изменилась. [c.147]

Фотовосстановление. При УФ-облучении достаточно высокими дозами (2 10 эрг/лш ) тимина и ДНК в замороженном растворе или ДНК в водном растворе при комнатной температуре в продуктах реакции наряду с димером тимина был обнаружен 5,6-дигидро-тимин (или его звенья в составе ДНК) Количество дигидро-тиминовых звеньев, образовавщихся при облучении ДНК, мало зависит от температуры и при данных высоких дозах сравнимо с количеством димерных тиминовых фрагментов. По-видимому, ди-гидротиминовые звенья образуются в ДНК и при более низких дозах облучения, но квантовый выход их образования в этих условиях ниже, чем для образования димеров (ср. ). [c.661]

А. Химическая формула димера. Б. Димер, образовавшийся из двух соседних тиминов, входящих в -остав двух смежных адеиин-тиминовых пар ДНК- Стрелками показаны индуцированные ультрафиолетом связи, соединившие два соседних звена двойной спирали. [c.374]

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]

На доминирующую роль пиримидиновых димеров и прежде всего димеров тимина в гибели фагов прямо указывают опыты Г. Б. Завильгельского с сотр. Ими была обнаружена прямая пропорциональная зависимость между абсолютным числом тиминовых остатков и поперечным сечением инактивации у природной и репликативной однотяжевой ДНК фага фХ174. Хроматографический анализ гидролизированной ДНК фагов Т4 и фХ174, облученных биологическими дозами ультрафиолетового [c.280]

В противоположность вегетативным формам споры микроорганизмов отличаются высокой резистентностью к ультрафиолету. Даже при фотопревращении 40% всех тиминовых остатков они сохраняют жизнеспособность. УФ-повреждения спор не фотореактивируются и связаны, как показал Варгезе, не с циклобутановыми димерами тимина, а с особым споровым фотопродуктом — 5-ти-минил-5,6-дигидротимином. Отмечается удовлетворительная корреляция между фоточувствительностью спор и количеством спорового продукта при изменениях температуры облучения и состава среды. [c.286]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология