Введение к работе
Актуальность проблемы. В связи с происходящими в последнее время
изменениями в экологической обстановке, затрагивающими в том числе и
эблученность живых организмов, остро стоит вопрос об устойчивости
апологических систем к повреждающему действию солнечного
ультрафиолетового (УФ) излучения (290-380 нм), достигающего поверхности
Земли. К таким изменениям относится повышение уровня загрязненности
жружающей среды, увеличивающее вероятность протекания
Ззотосенсибилизированных деструктивных реакций в генетическом аппарате и иембранных структурах клеток, а также рост интенсивности биологически іаиболее активных средневолновых УФ (СУФ)- лучей солнца (290-320 нм) в їиосфере в результате частичного истощения озонового слоя атмосферы, "реди многих экологических последствий разрушения озонового слоя особое ;начение имеет то обстоятельство, что даже слабое повышение интенсивности ГУФ-света значительно увеличит эффективность канцерогенного действия олнечного излучения. Всё это требует изучения клеточных защитных іеханизмов, способных обеспечить устойчивость биологических систем при величенин интенсивности солнечного УФ-излучения.
Среди известных защитных механизмов, уменьшающих повреждающие ффекты УФ-излучения, важную роль играют процессы фотоиндуцированной ашиты и репарации клеток. Наиболее изученным и широко аспространенным процессом такого рода является ферментативная ютореактивация, которая заключается в восстановлении жизнеспособности леток, инактивированных коротковолновым УФ (КУФ)-излучением (220-290 м), при последующем облучении длинноволновым УФ (ДУФ)- и синим ветом (350-450 нм). Ферментативная фотореактивация осуществляется с частнем специального светочувствительного фермента фотолиазы, способного фотовозбужденном состоянии расщеплять УФ-индуцированные иримидиновые димеры ДНК, вносящие основной вклад в КУФ-инактивацию леток (Sancar, 1990). Известны также эффекты фотозашиты клеток от стального действия КУФ-излучения. В отличие от фотореактивации отозащитные эффекты показаны пока только на ряде штаммов бактерий и
дрожжей и проявляются они в том, что предварительное облучение клетс ДУФ-светом (320-380 нм) увеличивает их устойчивость к КУФ-облучени (Jagger, 1983; Fraikin, 1992). Однако, различаясь по феноменологии механизмам действия, процессы ферментативной фотореактивации фотозащиты сходны в том, что они направлены на устранение ли предотвращение образования пиримидиновых димеров в ДНК и активным инициации этих процессов является свет видимого и/или ДУФ-диапазонс спектра.
До сих пор не установлена активность длинноволнового видимого све; в фотозащите (реактивации) клеток от УФ-инактивации. Также отсутствуй сведения о фотоиндуцированном повышении устойчивости клеток инактивирующим воздействиям ДУФ-излучения и видимого света, в осної которых лежат фотосенсибилизированные повреждения, отличные ( пиримидиновых димеров ДНК.
Цель настоящей работы выявление и изучение защитнь
фотобиологических эффектов при комбинированном действи
длинноволнового видимого света и оптического излучения различных дли волн экологического диапазона.
Были поставлены следующие основные задачи:
исследовать влияние длинноволнового видимого света на устойчивое: клеток к СУФ-излучению (290-320 нм);
выяснить роль длинноволнового видимого света в устойчивости клетс при фотодинамическом действии оптического излучения в диапазоне 320-4С нм и 400-600 нм;
-провести спектрофлуориметрический и абсорбционный аналі изолированных клеточных фракций с целью обнаружения хромофоро имеющих поглощение в длинноволновой видимой области спектра.
Научная новизна. В работе получены новые данные, впервь демонстрирующие активность длинноволнового видимого света в защитнь фотобнологических эффектах и позволяющие констатировать существоваш не известной ранее фотоиндуцибельной защитной системы, способне обеспечить повышенную устойчивость клеток при летальном действа оптического излучения экологического диапазона длин волн.
Выявлена эффективность длинноволнового видимого света с максимумом в спектре действия при 680 нм в фотовосстановлении дрожжевых :леток, ннактивированных оптическим излучением СУФ-, ДУФ- и видимого .напазонов спектра. Обнаружение эффектов фотовосстановления при інактивирующих воздействиях ДУФ- и видимого света является первым казанием на возможность фоторепарации повреждений, образующихся по ютодинамическому механизму в генетическом аппарате и мембранных труктурах клетки с участием эндогенных фотосенсибилизаторов.
Установлен общий характер закономерностей проявления обнаруженных ффектов, что свидетельствует о функционировании в дрожжевых клетках аиной фотоиндуцибельной защитной системы, не специфичной в отношении рироды летальных фотоповреждений.
Впервые для дрожжевых клеток показано наличие длинноволнового оглощения с максимумом в красной области при 670 нм, принадлежащее еидентифицированному хромофору, локализованному в плазматических ембранах. Близкое совпадение зарегистрированного максимума с главным аксимумом в спектре действия фотовосстановления клеток позволяет усматривать этот хромофор в качестве кандидата на роль первичного оторецептора обнаруженной фотоиндуцибельной защитной системы.
Научно-практическая значимость. Работа выполнена в плане одной из тючевых проблем современной фотобиофизики, связанной с изучением ундаментальных механизмов взаимодействия света с жлвой клеткой и :тойчивости биологических систем к повреждающему действию оптического шучения. Полученные данные расширяют существующие представления о іеточньїх защитных системах, направленных на повышение изнеспособности клеток при инактивнрующих воздействиях света. Они кже открывают перспективы для разработки новых подходов к решению жной в практическом отношении проблемы защиты живых организмов от структивного (в том числе канцерогенного) действия солнечного излучения.
Апробация работы. Основные результаты диссертации были доложены їй представлены на 20-м ежегодном съезде американского зтобиологического общества (Марко Айленд, Флорида, США, 1992), 11-м еждунар. фотобиологическом конгрессе (Киото, Япония, 1992), 11-м
Междунар. биофизическом конгрессе (Будапешт, Венгрия, 1993), 5-х конгрессе Европейского фотобиологического общества (Марбург Германия,1993), Междунар. симпозиуме "Биологическое действие света' (Атланта, Джорджия, США, 1995).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 4 статьи.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, обзор; литературы, экспериментальной части, результатов и их обсуждения заключения и основных выводов. Содержание работы представлено на J? с машинописного текста, иллюстрировано 20 рисунками и таблицей цитированно-Щиитературных источников.