Главная / Молекулы и клетки / Лизосомы и болезни / Повреждения хромосом

Повреждения хромосом

Метод фотосенсибилизации имеет то преимущество, что, регулируя дозу облучения, можно точно контролировать количество высвободившихся лизосомных ферментов и, таким образом, степень последующих повреждений. Д. Пэтон и автор обнаружили, что при высвобождении умеренного количества ферментов в клетках человека наблюдаются разрывы и перестройки хромосом (смотрите рисунок ниже).

Хромосомы человека в которых видны разрывы,
причиненные ферментами

Хромосомы человека в которых видны разрывы, причиненные ферментами

Хромосомы человека (X 2000), в которых видны разрывы, причиненные ферментами, высвободившимися из лизосом, поврежденных путем фотосенсибилизации. Виден простой разрыв (Л) и разрыв с последующим перемещением (Б).

Мы пришли к выводу, что в этом случае цепи дезоксирибонуклеиновой кислоты (генетического материала клетки) разрушаются под действием фермента дезоксирибонуклеазы (ДНК-азы), высвободившейся из лизосом.

Лизосомная ДНК-аза интенсивно изучалась Бернарди и другими исследователями. Оказалось, что она обладает довольно интересными свойствами. Молекула этого фермента имеет два активных центра и поэтому может взаимодействовать одновременно с двумя цепями ДНК (смотрите рисунок ниже).

Двойная спираль ДНК полностью разрывается молекулой лизосомной ДНК-азы;
молекула фермента имеет два активных центра и атакует сразу обе цепи ДНК (вверху)

Двойная спираль ДНК полностью разрывается молекулой лизосомной ДНК-азы; молекула фермента имеет два активных центра и атакует сразу обе цепи ДНК (вверху)

Остов ДНК состоит из молекул сахара (пятиугольники), связанных через фосфатные группы. Фермент разрывает связь между фосфатной группой и пятым атомом углерода сахара. ДНК-аза из поджелудочной железы разрывает только одну цепь ДНК (внизу), расщепляя связь между фосфатной группой и третьим атомом углерода сахара.

Известно, что разрывы в одной цепи двойной спирали ДНК эффективно восстанавливаются. В противоположность этому разрывы, вызванные действием лизосомной ДНК-азы, не восстанавливаются совсем. (Хотя лизосомный фермент лучше всего действует в кислой среде, он сохраняет заметную активность и при физиологических концентрациях водородных ионов, если не слишком высока концентрация солей.)

Мы ставили опыты с изолированными хромосомами. В присутствии лизосомной ДНК-азы в хромосомах наблюдались разрывы (смотрите рисунок ниже); при обработке ферментами, разрушающими белок или рибонуклеиновую кислоту, хромосомы теряли часть своего материала, но разрывов не было.

Хромосома личинки Chironomus

Хромосома личинки Chironomus

Гигантскую хромосому личинки Chironomus подвергали воздействию высокоочищенной лизосомной дезоксирибонуклеазы (ДНК-азы). Этот фермент действует на наиболее уязвимые участки ДНК и в течение 15 мин разрывает хромосому в двух местах.

Очевидно, линейная целостность хромосом определяется спиралью ДНК. У нас нет прямых доказательств того, что лизосомная ДНК-аза может проникать в ядро и разрушать хромосомы в живых клетках, но, вероятно, это так и происходит, о чем свидетельствуют и результаты недавно сделанных нами наблюдений.

«Молекулы и клетки», под ред. акад. Г.М.Франка

Популярные статьи раздела