Введение к работе
Актуальность пробле?^.!. Проблема лучевого поражения белка является одной' из самих актуальных з современной радиационной химии н радиационной бкологпи," так как известно, что все стадии жизне- -деятэльнсстЕ! клетки и органязма в целом совершаются при непременном участия белков. Белки - высокомолекулярные органические соединения, кмегщне слоту» структурнуэ организащпз. Необходимость исследования механизма лучевого поражения белковых молекул определяется тем, что: во-первых, белки составляя? 60-70 % от веса сухой тзаки п поэтому является основным "резервуаром0 поглощаемой энергии ионизирующих излучений, во-вторых, белки в качестве фрагмента» входя* в сосг&а їчііск:, например, прнродннх комплексов, как хроматин, глнконроївкдн, липоаротеиде, іготорие формирует структуры клетки, ответствегогае за наследственные и иммунные функции ор-ганизка, функции транспорта через мембраны и т.п. Именно эти функции организма в значительной степени изменяются под влиянием облучения. Кроме того, белки-ферменты вклочены в система, репарируэ-щие повреждения прн облучении клеток. Работа этих систем также наруваетея под действием излучений на клетку. Отсюда несомненна вздаость сведений о местах локализации первоначальных повреждений в белковых молекулах к механизмах развития этих повреждении вплоть до образования конечних молекулярных химических продуктов радиолн-за.
Для новішання процессов, происходящих под действие!/ искчзи-рущзат излучений, лреяде всего необходимы знання первичных стадия радколйза белков, что даст возиоякость пеленаправлено влиять на яротех&3!Зке процессы, интерес к псслсдив&ккп радяатр5окно--:<имчес-каї процессов, протекав^:»: в водках растворах беккоз, обусловлен тем, что большинство биологических систем вклвчае* две гес;;о ssa-шлодэйствущие .уезду еобо* по^скстеунг белковую подсистему и водное окруягі;;-:ііз. Поэтому, можно полагать, что ьедуцур роль в радиационных превращениях белков долины играїь свобсдасрэд^йгь'шс реакции радикальных продуктов радиолиза води.
К коыенгу косяановхн данной работа в литературе накопилось доршїько кного ксследоланйй по радиолкзу белята, г> ч^тагоста, же-яаткка. Біглг уеі'анот:;:'-їг,т оенозішго зффзхта действия радх-ацг-'и на зтет белег:: декатурацчя 5 деструкция и структурироаанае этого био-лолглїера ;'сорааоїігінло стегон), гкдентяфицйревз-ч -pzr к;,аио!/.оз;мгу~ лярнпх продуйїов роякол^за. Hcsciiusb» тз радколкза бгтчеіг.кх молекул, приводящий к etasi конечным эффектам оставался неясіпш. І&ісгяз—
щиеся в литературе сведения о механизмах радиолиза таких модельных систем, как аминокислоты, пептиды и полиамиды лишь с большой осторожностью могут быть перенесены на белковые системы, в связи со сложностью и специфичностью радиолитического поведения последних. До сих пор, например, непонятно, почему противоречивы данные о выходах тех или иных процессов, какова роль воды и роль продуктов радиолиза воды в пораженки белка и,в частности, желатина, какова роль свободных радикалов в формировании таких эффектов как деструкция и сшивки макромолекул, каков механизм их формирования, не идентифицировано большинство радикалов в желатине. На эти вопросы хотелось получить ответ.
Цель исследования. Целью настоящей работы явилось изучение механизма первичных стадий лучевого поражения белковой молекулы и особенностей превращения свободных радикалов в облучаемом водном растворе желатина.
Основные задачи исследования: I) Используя приемы низкотемпературного облучения в сочетании с термо- и фотоотжигом образцов выяснить роль радикалов воды (е н ОН), при радиолизе желатина;
-
Выяснить места атаки в молекуле белка первичными продуктами радиолиза воды - установить по спектрам ЭПР природу макрорадикалов;
-
Изучить превращения первичных макрораднкалов белка; 4) Используя метод радиотермолюминесценции (РТЛ), изучить структурные характеристики водных замороженных растворов желатина в области температур 77-270 К и, сопоставив данные ЭПР и РТЛ - измерений, выяснить возможные направления превращений стабилизированных при 77 К первичных продуктов радиолиза - свободных радикалов, заряженных частиц; 5) Установить связь между превращениями первичных макрорадикалов и накоплением конечных химических продуктов радиолиза белков; б) Свести материальный баланс по основным продуктам низкотемпературного радиолиза растворов желатина.
Научная новизна. В работе определены наиболее вероятные места атаки продуктами радиолиза вода в молекуле белка, определены парциальные выходы различных типов радикалов и впервые оценено количество электронов и радикалов ОН, атакующих полипептидную цепь, идущих на ответвления и стабилизированных в системе. На основании полученных результатов сведен материальный баланс по промежуточным продуктам радиолиза водного раствора белка. Показаны особенности превращения свободных радикалов в облучаемом желатине.
Практическая значимость полученных результатов состоит в том, что: I) предложен механизм образования и особенностей превращения
регистрируемых свободных радикалов в водном замороженном растворе желатина; 2) на основании полученных данных и имеющихся в литературе превращения первичных макрорадикалов связаны с образованием
таких конечных эффектов в системе, как возникновение разрывов з полипептидной цепи и кзкекенке кокформацик исходной макромолекулы, процессами дезаминярованкя, декарбонсилированкяи др.v 3) разработана методика с использованием неагрессивного раствора-матрицы для изучения антирадахальной активности соединений; 4) определены относительные константа скорости исследуемых веществ по отношений к электрону а радикалам ОН (^04-). Воггсосн, выносимые на защиту:
обсукдаетея природа макрорадиналоа, идентифицированных в водных замороженных и сухих препаратах белков (желатине, гистоне, тимусе телекса, ігератняе яерсти мергнсса 61 К),
электроны атакуют аминокислотные оетаткг: лизина, фенилаланина, днсульфидтае связи, радикалы ОН - остатки глицина и аланина (связи Сс4 - Н в полипептидной цепи),
деструкция (уменьшение молекулярной массы) молекул белка связана с изомеризацией первичных анион-макрорадикалов Rg , макро-радикалов типа Ro( с расщеплением связей в полипепткдной цепи,
в случае аналогичного превращения анион-макрорадикалов со свободной ваяентностья, локализованной на прояиновых остатках, происходит не разрыв полипептидяоЕ цепи, а изменение конформации исходной белковой молекулы,
предлагается стеча прев'~ецентт осисзн'дс "?нпов первич*от; мак-рорздякалев п облученных растворах келатина,
на основе РТЛ-!*змереняй облученных замороженных растворов желатина разработана методика оценхп анткрадикаяьнсй ахтткоств (агщептор.-їнх сведет?.) ра-гит^т-пс соединен??;! по отмбісек'гз г электронам н радиолам ОН ( H»j0+ )
Апробация работы. Материалы диссертация докладывались на:У ?:',< ло'."-г,"'' ї';;,"",тГ';нс'':олїо.';''Л{о" кскфїгосптпп: "?г*;о"ог«я кїїєтктї" (Тбк--.'їі-л', 1907 г.4; Л! Гоео.:.:^::оа ---.г::',^ г-."л: "іі/агнчтнмі у,езог-:»чс в биологик и медицине" (Черноголовка, І989 г.)» S Ecfccoasacii і:окфе-ргащки "Бяоантиокеидант* (Москва, 1989 г.); П Симпозиуме "Кинети-а-й пяреяоса энергии в гомогенных и гетерогенних системах" памяти
Структура и объем работы. Диссертация изложена на /о9 страницах машинописного текста, включая библиография, состоит из введения, 6 глав, заключения, выводов и списка цитируемой литературы', содержит 12 таблиц и 49 рисунков. Список литературы включает 202 ссылки на работы отечественных и зарубежных авторов.
