Фотореактивация

Рис. 15.6. Схема изменений, происходящих в ДНК при УФ-облучении, и процессов фотореактивации и темновой реактивации. Объяснения см. в тексте.

Защитой генетического материала от повреждающего действия мутагенов независимо от их природы служат репарационные системы фотореактивация и темновая репарация). [c.239]

Наиболее изученными механизмами восстановления повреждений ДНК являются фотореактивация, вырезание повреждений и постреп-ликационное, или рекомбинационное, восстановление. Фотореактивация — наиболее простой механизм, восстанавливающий лишь индуцированные УФ-излучением повреждения ДНК, сопровождающиеся образованием пиримидиновых димеров. Особенность фотореактивации в том, что ее действие распространяется только на одну цепь ДНК и не зависит от того, является ли молекула ДНК одно- или двухцепочечной. Осуществляется фотореактивация светозависимым фотореактивирующим ферментом, обеспечивающим специфическое расщепление пиримидиновых димеров (рис. 38, А). [c.148]

Все живые организмы находятся под воздействием разных видов излучения. Эффекты, вызываемые облучением живых организмов, зависят от длины волны излучения и его дозы, т.е. от энергии и количества поглощенных квантов (рис. 35). Излучение в области длин волн от 300 до 1100 нм, приходящееся в основном на видимый свет, обеспечивает возможность осуществления упорядоченных реакций при поглощении его подходящими для этого системами. В организмах излучение в этом диапазоне индуцирует такие процессы, как фотосинтез, фототаксис, фотореактивацию ДНК, синтез некоторых макромолекул. Для излучений с длиной волны больше 1100 нм к настоящему времени не зарегистрировано каких-либо биологических эффектов. Основное действие ИК-излучения — ускорение движения молекул (нагревание). Действие коротковолнового излучения на организмы приводит к возникновению мутаций или вызывает смертельный (летальный) исход из-за необычайно высокой фотохимической активности этого вида излучения, приводящего к модификации или разрушению поглотивших его органических молекул. [c.130]

Световые зоны 1 - повреждение ДНК и белков 2 - фотореактивация ДНК 3 - фотосинтез эукариот 4 - фотосинтез прокариот. [c.185]

Функционирование репарирующих механизмов в широком значении термина. Известно, что у микроорганизмов может функционировать целый ряд ферментативных систем, действие которых имеет результатом репарацию генетических повреждений. Один из хорошо изученных примеров — фотореактивация, т. е. индуцируемая видимым светом ферментативная репарация повреждений, вызванных действием ультрафиолетового облучения. [c.69]

Другой механизм репарации повреждений, вызванных действием ультрафиолетового излучения, состоит в фотореактивации видимым светом или излучением ближайщей области ультрафиолетового спектра [c.292]

Ультрафиолет в зависимости от длины волны и дозы может вызывать как летальный, так и мутагенный эффект. При этом наблюдается повреждение прежде всего молекул ДНК (особенно при X = 260 нм). В молекуле возникают тиминовые димеры, ингибирующие репликацию. Эти повреждения могут быть устранены двумя путями фотореактивацией и темновой репарацией. В первом случае на поврежденное место садится фермент, активируемый синим (видимым) светом, и исправляет структуру ДНК, устраняя связи между тиминовыми основаниями в димерах. Во втором случае свет не нужен, работают ферменты эндонуклеаза (вырезает поврежденный участок), полимераза (синтезирует правильную структуру по комплементарной цепи) и лигаза (сшивает синтезированные последовательности). [c.100]

Механизм процесса фотореактивации точно не известен. Однако хорошо известный в физике твердого тела процесс, который лучше всего проиллюстрировать на примере фотоэмульсий, представляется настолько похожим на процесс фотореактивации, что между ними легко можно установить связь. Фотографический процесс [56] начинается стого, что в результате освещения электроны ионов галоида в кристалле галоидного серебра возбуждаются и переходят в зону проводимости, где они свободно движутся по кристаллу до тех пор, пока не попадут в ловушку вблизи примесных центров или вблизи участков, в которых нарушена структура кристаллической решетки (см. гл. VI). Ионы серебра, притягивающиеся отрицательными зарядами, движутся по кристаллу [c.131]

Р ш,елочная фосфатаза R1 pho, R1 регуляторный ген R2 pho, R2 регуляторный ген Фотореактивация УФ-повреждений ДНК [c.248]

Ультрафиолетовое облучение могло бы значительно облегчить получение вакцин, если бы не существовало таких явлений, как фотореактивация и другие процессы восстановления. Помимо простой химической обратимости первой стадии — присоединения воды, у большинства клеток существуют еще и биологические механизмы (некоторые из них протекают лишь на свету) залечивания повреждений, вызванных УФ-излучением и другими агентами. Показано, что в одних случаях это залечивание может сводиться к ферментативному расщеплению связей между мономерами, образующими димер. В других случаях пиримидиновые димеры удаляются путем выпадения поврежденного участка одной цепи, после чего недостающий отрезок снова достраивается с помощью соответствующих полимераз и лигаз, используя неповрежденную цепь в качестве матрицы (см. раздел Б этой главы) 1355, 433]. [c.203]

Индуцируемые длинноволновым УФ-светом повреждения ДНК обусловливают инактивирующий, летальный и мутагенный эффекты при действии этого излучения на трансформирующую ДНК, бактериофаги и микроорганизмы. Сильная зависимость фотобиологических эффектов от О2, а также отсутствие фотореактивации позволяют считать, что основными летальными фотопродуктами являются одноцепочечные разрывы ДНК, а не пиримидиновые димеры, как это имеет место в случае действия коротковолнового УФ-излучения. Роль разрывов в инактивирующих эффектах длинноволнового УФ-света подтверждается данными о совпадении спектров действия фотоинактивации биологических объектов со спектром действия образования разрывов в ДНК. [c.447]

Другие виды репарации ультрафиолетовых повреждений ДНК называют тгмновой репарацией, чтобы отличить от прямой фотореактивации. [c.75]

Много лет назад было сделано одно любопытное наблюдение. Бак-, терии, получившие летальную дозу УФ-света, выживали, если сразу вслед за этим их облучали видимым светом или ближним ультрафио-. летом. Такая фотореактивация приводила к выживанию значительной части бактерий. В настоящее время показано, что фотореактивация связана с действием фотореактивирующего фермента (ДНК-фотолиазы/ [74—76], который имеет максимум поглощения вблизи 380 нм и o i ращает реакцию (13-23). Фермент присутствует в клетках в таком небольшом количестве, что исследовать механизм катализируемого юк таинственного ферментативного процесса пока не удается. Однако в его важной роли сомневаться не приходится, так как фотореактивирующие ферменты обнаружены почти у всех организмов, включая жи вотных. [c.36]

Проявление признаков. Уже возможность фотореактивации после УФ-облучения указывает на то, что первичный эффект при воздействии мутагенного фактора не обязательно ведет к истинной мутации. Включение бромурацила в цепь ДНК или димеризация тимина представляет собой лишь премутацию димеризация тимина-процесс обратимый, и в случае фотореактивации дело не доходит до возникновения мутанта. Только при последующей редупликации премутировавшей цепи ДНК первичное повреждение становится стабильным и в дальнейшем передается потомству как новый элемент генотипа. Такая закрепившаяся мутация может исчезнуть только в результате обратной мутации. Проявление мутации в фенотипе связано с рядом последовательных процессов, которые требуют определенного времени или нескольких клеточных делений. Новый фенотип проявится лишь тогда, когда измененный ген начнет функционировать. Этапы, необходимые для реализации нового фенотипа, различны для разных клеток и разных типов мутаций. [c.447]

Процесс фотореактивации так же интересен, как и фотодинамп-ческое действие. Этим термином обозначают процесс восстановления организмов, получивших сначала летальную в обычных условиях дозу ультрафиолетового облучения, а затем подвергнутых действию видимого или даже инфракрасного света. Наличие такого эффекта было доказано для Strepto o us griseas [55], а затем подробно изучено в опытах с облученным бактериофагом. В этих опытах была установлена возможность фотореактивации облученного фага, адсорбированного в непитательной среде на бактериях-хозяевах при воздействии на него белым светом до посева на питательную среду. Промежуток времени между первоначальным облучением и процессом фотореактивации может достигать 3—4 час. и тем не менее будет наблюдаться заметный эффект. [c.131]

Таким образом, обратимый характер описанного выще эффекта обусловлен высвобождением электронов из ловущек, в которых они были слабо связаны. Аналогичный процесс может происходить и при фотореактивации. Однако это означает, что вещества, поддающиеся фотореактивации, должны сохранять возбужденное состояние в течение нескольких часов после первоначального облучения. В истинных растворах такой механизм, конечно, не может осуществляться, но в центре макромолекулы или кристаллического скопления группы макромолекул по существу условия те же, что и в твердом теле, и поэтому электроны могут долго оставаться в ловушках. Конечно, возможно, что фотореактивация происходит в результате обращения какого-либо низкоэнергетического химического процесса, например цис-транс или какой-либо другой пространственной изомеризации. Однако универсальность этого явления заставляет считать механизм электронных ловушек более правдоподобным. [c.132]

Предлагаемый тип механизма такой реакции уже разбирался при обсуждении фотодинамического эффекта (гл. V). Бирадикалы, образовавшиеся при облучении, легко реагируют с бирадикальной молекулой кислорода, и поэтому они могут служить агентами, переносящими кислород. Не приходится сомневаться в том, что по крайней мере частично влияние кислорода на чувствительность к излучению определяется механизмом, аналогичным механизму, предложенному для фотодинамического процесса. Однако фотодинамиче-ское повреждение носит, вероятно, более специфический характер. Для подтверждения такой точки зрения мы располагаем только скудными данными о фотореактивации после воздействия рентгеновскими лучами [12] (хотя, по-видимому, в этом случае реактивация фага действительно происходит), тогда как при облучении уль- [c.214]

Smith выразил несогласие с мнением докладчика, что образование сшивок и белок не могут иметь биологического значения. Хотя и данные для облученных ультрафиолетовыми лучами Е. соИ В и В/г были весьма сходны (в противоположность различной чувствительности этих бактерий к рентгеновскому излучению), но, как было показано, эти поражения 1не поддаются фотореактивации. Необратимость процесса наводит на мысль о его значимости для, гибели клетки. Аналитически образование сшивок между ДНК и белком — намного более чувствительный параметр, характеризующий эффекты ультрафиолетового облучения, чем димеризация тимина. При дозе 1%- ной . выживаемости можно зарегистрировать только 2% димеров тимина, в то время как сшивки образуются за счет 11 % ДНК. Еще остается выяснить, каков вклад образования сшивок в общее действие ультрафиолетовых лучей на биологическую активность клеток. [c.132]

Исследовали восстановление клеток, подвергшихся ультрафиолетовому облучению, при нахождении их в дистиллированной воде. В отличие от восстановления после рентгеновского облучения гаплоидные дрожжи восстанавливались после ультрафиолетового облучения так же, как и дрожжи с более высокой плоидностью. Восстановление при хранении после ультрафиолетовой инактивации протекает независимо и является дополнением к фотореактивации. Например, инактивация ультрафиолетовыми лучами до 10 или 10 выживаемости может стать обратимой в два этапа первый — фотореактивация до 10 выживаемости и второй — при сохранении. Восстановление в два этапа полное, если доза ультрафиолетовых лучей не превышала 4000 эрг1мм . При более высоких дозах сочетание этих процессов не может обеспечить 100%-ного восстановления. После применения краски акридин оранжевый и видимого света, а также азотистого иприта такого восстановления не наблюдалось, хотя после обработки азотистым ипритом было обнаружено долговременное восстановление Е. соИ В и В/г. [c.224]

Восстановление родопсина может происходить на свету (фотореактивация) практически из любого промежуточного продукта фотолиза, включая метародопсин II (рис. XXIX.16). Однако физиологическое значение имеет темповая реизомеризация свободного полностью транс-ретиналя в 11-цис-конфигурацию и, как следствие, биохимическая регенерация родопсина. [c.418]

Зависимость фотореактивации дрожжей, облученных лазерным УФ (266 нм) различной интенсивности, от дозы фотореактивирующего света (365 нм) [c.442]

Вклад двухквантовых фотоповреждений ДНК по сравнению с одноквантовыми (пиримидиновые димеры) в лазерную УФ-инактивацию плазмид, бактериофагов и микроорганизмов значительно выше. Об этом, в частности, свидетельствуют эксперименты по изучению фотореактивации УФ-облученных биологических объектов. Они показали, что с ростом интенсивности лазерного УФ-излучения (266 нм) степень фотореактивации резко уменьшается (рис. ХХХ.4). Поскольку при фотореактивации ликвидируются летальные фотопродукты только одного типа — циклобу-тановые пиримидиновые димеры ДНК, то установленный факт свидетельствует об уменьшении вклада димеров (и соответственно увеличении вклада двухквантовых фотоповреждений ДНК) в лазерную УФ-инактивацию. [c.442]

Фотореактивация. Это фотобиологический процесс, направленный на устранение УФ-индуцированных летальных фотопродуктов ДНК. Механизм этого процесса предполагает участие специального фоточувствительного фермента фотолиазы, субстратом которого являются только пиримидиновые димеры. Фотореактивация приводит к распаду димеров пиримидина. Кинетические закономерности реакции фотоферментативного расщепления димеров соответствуют кинетике классических ферментативных процессов, описываемых по схеме Михаэлиса—Ментен [c.443]

Фотозащита. Помимо фотоферментативного расщепления димеров ДНК (про-цесс фотореактивации), уменьшить выход этих фотопродуктов в клетках можно с помощью другого фотобиологического процесса — фотозащиты. Фотозащитный эффект заключается в том, что предварительное облучение меток длинноволновым УФ-светом приводит к значительному уменьшению их чувствительности к летальному действию коротковолнового УФ-излучения. Недавно такой эффект обнаружен у ряда представителей дрожжевых организмов. [c.443]

Реакция фотообратима, димеры мономеризуются фотолиазой в процессе фотореактивации (см. 6 этой главы). [c.454]

Молекулярная биология. Структура и биосинтез нуклеиновых кислот (1990) -- [ c.75 ]

Биохимия Том 3 (1980) -- [ c.36 , c.292 ]

Молекулярная биология (1990) -- [ c.75 ]

Общая микробиология (1987) -- [ c.447 ]

Микробиология (2006) -- [ c.100 , c.239 ]

Химия и биология вирусов (1972) -- [ c.203 ]

Гены (1987) -- [ c.437 ]

Биофизика Т.2 (1998) -- [ c.442 ]

Генетика с основами селекции (1989) -- [ c.132 ]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология