Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Механизмы нарушений структурно-функциональногосостояния хроматина ядер клеток коры головного мозга при действии низких доз ионизирующей радиации

ВАК РФ 03.00.01, Радиобиология

Автореферат диссертации по теме "Механизмы нарушений структурно-функциональногосостояния хроматина ядер клеток коры головного мозга при действии низких доз ионизирующей радиации"

НАЦИОНАЛЬНА АКАДЕМ1Я НАУК УКРЛМИ

1НСТИТУТ ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНО! ПАТОЛОГИ, ОНКОЛОГИ ТА РДЦ10Б10Л0ГИ ¡и. Р.е.КАВЕЦЬКОГО

МШ1СТЕРСТВО ОХОРОНИ ЗДОРОВ'Я УКРАГНИ

УКРАШСЬКИЙ НАУКОВО-ДОСЛ1Д11ИЙ 1НСТИТУТ пгг> Лп ОНКОЛОГИ I РАДШЛОГН

г! о ОД 'I '¿- С'ЗН 1393

ПРОТАС Олександр Федорович

УДК 577.391+576.311

МЕХАН13МИ ПОРУШЕНЬ СТРУКТУРНО-ФУНКЦЮНАЛЬНОГО СТАНУ ХРОМАТИНУ ЯДЕР КЛГГИН КОРИ ГОЛОВНОГО МОЗКУ ЗА дп НИЗЬКИХ ДОЗ ЮШЗУЮЧО! РАДШЩ

03.00.01 - радаоб!олопя

Автореферат дисертацп на здобуття наукового ступеня доктора бюлопчних наук

Кшв - 1998

Дисертац1его е рукопис

Робота виконана в НаЩональному ун1верситет1 "Киево-Могйлянська Академ1я" та Науковому центр! радЗацЗйноЗ медицини АМН УкраЗни

Науковии консультант - доктор медичних наук, професор

Бебешко Володимир Григорович, директор 1нституту клШчноЗ радЗологП Наукового Центру рад1ащйно] медицини АМН УкраЗни

0$iuiüHi опоненти: доктор бюлогхчних наук

Дружина Микола Олександрович, пров1дний науковий сп1вроб1тник в!дд1лу бхофЗзики канцерогенезу 1нституту експериментальноЗ патолог!!, онкологil та рад10б10Л0гП iM.Р.б.Кавецького HAH УкраЗни

доктор б1олог1чних наук, професор Цудзевич Борис Олександрович, професор кафедри 6ioxiMii КиЗвського ун1верситету Зм.Тараса Шевченка

доктор б1олог!чних наук ДЗтошенко Олександр Якович, завз.дувач лабораторп молекулярноЗ генетики Гнституту геронтолог!! АМН УкраЗни

Пров1дна установа - Дн1пропетровський державний ун!верситет,

лабораторЗя радЗобЗологЗЗ та рад1оекологЗЗ, м.ДнЗпропетровськ

2 ^

Захист вЗдбудеться "fV " ¡О 1998р. о/|_ годши на зас1данн1

спец1ал1зованоЗ вченоЗ ради Д26.155.01 в 1нституг1 експериментальноЗ патолоШ, онколог!з та радЗоб1ологЗЗ Зм.Р.6.Кавецького HAH УкраЗни (252022 м.КиЗв, вул. Васильк1вська, 45)

3 дисертацЗею можна ознайомитись в б!бл10тец1 1ЕП0Р iM. Р. е. Кавецького HAH УкраЗни

Автореферат роз1сланий »10 " Ь9 1998 р.

Вчений секретар спещалЗзованоЗ вченоЗ ради доктор медичних наук

I.B. Абраменко

Актуалыпсть теми досл!джень. Серед актуальних проблем рад1ац1йно! öioxiMi'i можна видыити дв1, що стосуються як за-гальнотеоретичних уявлень про д1ю ioHiByroyo'i pafliaqii на жи-вий орган1зм, так i можливост1 'ix практичного застосування за специф!чних обставив, що виникли внасл1док авар!! на Чорно-бильськ1й АЕС. Перша - це проблема залежност1 б1ох1м1чних зм1н в1д дози опромгяення. Розвиток досл!джень склався так, що основна увага досл!дник1в була звернута перевалено на вив-чення проблеми дП крайн1х доз 1он1зуючо'1 рад1ацП - леталь-них та надлетальних - з одного боку, та таких, що викликають явище гормезису - з imnoro (Кудряшев Ю.Б., 1992; Ducoff Н., 1995). В той же час не придхлялось надежно! уваги дослхдженню механ!зм1в патологично! д!3 доз, що складають 5-20% вхд ЛД50. Авар1я на Чорнобильськз.й АЕС з yciera гостротою виявила цю прогалину. При цьому проявився той факт, що найменш досл!дже-нокз в план1 дП низьких доз рад!ацИ е центральна нервова система. Друга проблема стосуеться загально! Teopi'i рад!ащй-ного ураження организму, зокрема, питания про первинну радаа-ц1йну м!шень. Загаль новизнано, що такою е ядерний геном. Стае все б1льш очевидним, що причиною розвитку патолоМчних проце-с1в, за дП 1он1зуючо'1 рад1ацП, мае бути ураження не лише ДНК, а хроматину як itfjiicHoro надмолекулярного утворення (Кожемякин Л.А., 1993; Elia М., 1992). Разом з тим, комплексн1 досл!дження такого роду, на основ! яких можно було б говорити про механхзми ураження хроматину, в1дсутн1. Викяадене вище зумовлюе дощльн1сть проведення дооиджень в цих напрямках.

Мета робота. Визначити ochobhI закономipHocri та 6ioxi-Mi4Hi механ!зми порушень функционального стану генетичного апарату ядер кл!тин кори головного мозку на молекулярному plBHi як в найближч1, так i в б1льш в1ддален1 строки п1сля опром!нення за дП низьких доз 1он1зуючою радхацП.

Задач! досл!джень:

1. Визначити р1вень функц1онально1 спромокностх геному кл1тин кори головного мозку щур!в (транскришця i репарагця) пхеля опром1нення.

2. Вивчити характер та ochobhI молекулярн! механ1зми зм1н в структурой органхзацп хроматину на р1зних р1внях його ор-ган!зацП.

3. Вивчити мехшпзми та характер вшшву токсичних продуктов життед1яльност1 кл1тин пептидно! природи (середнь-омолекулярних пептид1в) на структурно-функщональну орган 1-защю хроматину.

4. Провести б1ох!м1чний анаюз антиоксидантно'1 ферментативной системи ядер нервових юптин, визначити П зфективтсть за умов опром1нення.

5. На модельтй систем! визначити вплив порушень антиок-сидантно"! ферментативно! системи на структуру компонент1в гаитини.

Наукова новизна одержания результат!в. Вперие описано вплив опром1нення за в1дносно низьких доз гамма-рад 1ац1Л на функц1ональний стан хроматину кл!тин кори головного мозку, визначено основнх 61ох1м1чн1 механ!зми цих порушень. Показано, що опромгнення щур1в за дози 0,5 - 1 Гр зм1нюе як струк-турну органгзацШ хроматину, так загальний характер матричних процес!в. В1дбуваеться ст1йке идвищення числа мхсць Шща-цП репарацП ДНК та вкорочення розм1р1в д!лянки ексциаП. Зм1ни в матричн!й активности хроматину обумовлеш певними змшами просторово! орган1защЛ хроматину. В щлому хроматин стае б1лып розгорнутим. Частково руйнуються наднуклеосомн1 структури, зм1нюються властивост! та г1стоновий склад хроматину. Вперше досл1джен1 осо6лиеост1 просторово'1 будови 1 характер м!лшодекулярних взаемодп: г1стону Н1°, механ1зм гено-токсично1 д±2 середньомолекулярних токсичних пептщцв, вид1-лено 1 дано б1ох!м1чну характеристику ряду ядерних фермент!в (г!стон-специф1чна протешаза, супероксиддисмутаза, каталаза та глутат!он-пероксидаза). ¡снуючий за норми р!вень активнос-т1 ядерних антиоксидантних фермент1в здатний лише частково компенсувати первинний в1льнорадикальний "удар" I е достатки лише за доз нижче 0,5 Гр. Це зумовлюе активащю вз.льноради-кальних процес1в як одразу п!сля опром1нення, так I у б1льш В1ддален1 строки. В модельних досайдженнях показано, що вхль-норадикальне ураження структури б!лкових молекул у в1ддаленх строки п!сля опром1нення зумовлено розбалансуванням активности антиоксидантних ферменпв. Внасл1док первинного радхащй-ного ураження ядерних структур та значних вторинних вЛльнора-дикальних процесХв, хроматин поступово переходить до нового

стаб1льного структурно-функщонального стану, що значно В1Д-р1зняеться вхд норми. Можливо, саме 8датн1стю до таких зм1н 1 обумовлена висока рад1орезистентн!сть нервовсл тканини.

Практичне значения одержаниж результатов. Результати дос-лгджень вносять загальнотеоретичний та практичний внесок у розвиток paflioOioaori'i та OioxiMil, в тому числ1 кл1н1чно1 6ioxiMi"i. Отриман! результати дозволять глибше зрозум1ти характер та механ!зми патолог1чних та компенсаторних 6ioxiMi4-них зм1н на piBHi ядерних структур кл1тини внаслхдок дП ок-сидантного стресу. Отриман! результати використовуються з лх-кувально-д1агностичною метою при проведение ioiiHiKo-6ioxiMi4-них анал!з1в в 1нститут1 клШчно'х радаологГ! АМН Украхни. Результати досл!джень входять до програм KypciB легаДй "Bio-xiMiH", "Рад1об1олог1я та рад1оеколог1я", "Методи б!ох1м1чних досл1джень" для студентов факультету природничих наук Нащо-нального университету "Киево-Могилянська Академ1я".

Ршенням Ради М1жнародного товариства з шшично} ензимо-логп на симпозиум! в Лекс1нгтон1, США (International Symposium on Clinical Enzymology. Лексхнгтон, США, жовтень, 1995 р.) доелЖжения, пов*язан1 з ферментами антиоксидантнох системи еритроцит1в були в!дзначен! вищохз науковою нагородою "Корол!вський приз за досягнення в клШчнхй ензимологп".

Особистий внесок здобувача. Автором дисертацП особисто розроблена програма та методолог!я дослхджень, п!дб!р та об-робка л1тературних даних, виконано експершентальн1 досл!д-ження, самост!йно проведено анал!з первинного матер1алу, сформульован! положения та висновки роботи. Друкован! npaitf подготовлено безпосередньо за участю автора.

Апробац1я результат!в дисертацП. Робота виконувалась в межах науково-досл!дних тем:

1. Механхвми шатинного гомеостазу у зв'язку з проблемою в1льнорадикального ушкодження клхтини за дП несприятливих фактор1в навколишнього середовща (шифр 01.96601 (Нац1ональ-ний Ун1верситет "Киево-Могилянська Академ1я").

2. Розробка Mini-спектрометра електронного парамагнитного резонансу та експрес-методу ЕПР-спектроскопi'i кровх у oci6, що зазнали радianiиного впливу (N держреестрацП 0193и032321, шифр 5.076, НЦРМ АМН Украхни).

3. Розробка п1дход1в до дхагностики в!ддалених рад!ац1йно 1ндукованих пошкоджень структур та систем i 'ix корекцП у людей, як1 хпдпали тд д1ю фактор!в Чорнобильсько! катастрофи (N держреесграцП 0196и101101, шифр 6/3-96.12, НЦРМ АМН Украйни).

4. Вивчити законом1рност1 розвитку метабол1Чних порушень в органах та тканинах за тривало! дП 1он1зуючого випром1ню-вання i на 1х основ1 розробити 6ioxiMi4Hi критерП для оц!нки ступени променевих ушкоджень организму (N держревстрацП 01880006651, шифр 020, НЦРМ АМН Украпш).

5. Вивчити 6ioxlMi4Hi ефекти зпливу низьких piBHiB ioHl-зуючого та нехон1зуючого вшромхнювання та характер ix взае-мозв'язку з рад1орезистентн1стю окремих opraHiB (N держреест-рацП 01.9.10 047764, шифр 080, НЦРМ АМН Укршни).

6. Вивчити характер функц1ональних та 61оххм1чних ем1н центрально! нервово! системи за комбановано! дП низьких piBHiB 1он1зуючо1 pafliauii та стресу для ощнки i корекцп несп-риятливих ефект!в (N держреестрацП 01.9.10 047758, шифр 081, НЦРМ АМН Укра!ни).

Матер1аяи роботи допов1дались конгресах, симпоз1умах та конференциях, а саме: I Всесоюзному cmno3iyMi "Молекулярнок-леточные механизмы хронического действия ионизирующих излучений на биологические системы", Бущно, 1990; I М1жнародн1й конференцН "Биологические и радиоэкологические аспекты последствии аварии на Чернобыльской атомной станции", Зелений Мис, 1990; Республ!канськ1й науково-практичн!й конференцИ з рад1об1ологП та радЮекологП, М1нськ, 1990-, Всесоюзна гсон-ференцп "Радиобиологические последствия аварии на Чернобыльской АЗС", М1нськ, 1991; Укра!нськ1й науково-практичн1й конференцН "Актуальные проблемы ликвидации медицинских последствий аварии на Чернобыльской АЭС", Ки!в, 1992; Рад1об1олопч-ному з*!зд1, Ки1в,1993. International Symposium on Clinical En2ymology. Лекс1нгтон, США, 1995; Укршнському конгрес! ра-дЮлог1в, Ки'1в, 1995; 10th International Congress of Radiation Research, Вюрцбург, Герман1я, 1995; XVI International Congress of Clinical Chemistry, Лондон, Вели-кобритан1я, 1996; Трет1й щор1чн!й науков1й конференцН НаУК-МА, Ки!в, 1997; 26th Annual Meeting of the International Society for Experimental Hematalogy, Кани, Францхя, 1997.

Публ1кзцП. За матер1алами дисертацП опубликовано 16 ро-61т, з них одна монография, 14 журнаяьних статей та тези до-пов1дей на симпоз1ум1.

Структура та обсяг робота. _Дисертац1я викладена на 327 сторхнках друкованого тексту 1 складаеться з вступу, огляду л1тератури, опису матер1алхв та метод1в досл1джень, результата власних досл1джень з !х обговоренням (5 роздШв), уза-гальнення результат!в та висновк1в. Робота м!стить 29 таблиць та 47 рисунк1в. Перел1к використано! лхтератури включае 342 джерела, з них 179 - закордонних автор1в.

МАТЕР1АЛИ I МЕТОДО ДОСУНДЖЕНЬ

Основна частина роботи була виконана на лабораторних тва-ринах. Було використано 960 щургв (самщ) лШй В1стар та ФЬ шер в1ком 4-6 м1сяц1в, що утримувались на стандартному рагЦо-н1 в1вар1ю. Також досл1джувалась периферична кров людей вжом 35-50 рок1в, що знаходшшсь на лхкуванн! в 1нститут1 клШч-но! рад!олог1'1 АМН Укра1ни в 1993-1995 роках 1 перенесли гостру променеву хворобу I - II ступеню (150 чолов1к) та до-нор!в (30 чоловхк). Щур1в опромхнювали одноразово гамма-квантами на установщ "1гур" (Сз-137), доза опромхнення 0,1 - 5 Гр, щ1льн1сть дози 1,88 Гр/хв.

Для вщЦлення нейрон1в кори головного мозку було розроб-лено нову методику, основану на диференщальному осадженн1 кл1тин при 500 £ в середовищ! 1гла для культур клхтин. Ядра кл1тин видхляли в сахарозному середовищ! (Осадчая М.М., 1982). Ядерний хроматин фракц!онували за допомогою ДНКази I за методом (Кукушкин А.Н., 1990) при сп!вв1дн0шенн1 30 оди-ниць активност1 ДНКази на 1 мг ДНК хроматину, 10 хвилин при 37°С. Пхсля 1нкубац!! ядра дентрифугували при 1000 15 хв (супернатант - фракция 51), осад екстрагували 1 мМ трис-НС1, рН 7,4 1 дентрифугували при 3000 15 хв (отримували другу розчянну фракц1ю хроматину Б2 та осад Р). Активн1сть г!с-тон-специф!чно1 проте!нази визначали керуючись методом Курек1 (Кигеск1 Т., 1975) з модиф!кац1ями; актившсть супероксиддис-мутази визначали за адреназпновим методом (М1зга Н.Р., 1972) з модиф1кац!ями; активн1сть каталази - за мол1бдатним методом (Королюк М.А., 1988); активность глутатгон-пероксидази - за

методом ( Amstad P., 1994); активШсть глутат!он-редуктази -за методом (Прохорова М.И., 1982); 1зоферменти ЛДГ, МДГ, ес-теразу та кислу фосфатазу визначали електрофоретично (Петрунь Н.М., 1982). В ядрах визначали концентращю в1дновленого глу-тат1ону (Г-SH), дхенових кон'югатгв жирник кислот, малонового диальдегаду (ВДА) та шиффов! основи (ШО) (Левицкий Е.Л., 1994; Каган В.Е.; Бабижаев М.А., 1987).

Швидюсть бюсинтезу ДНК, РНК та балка визначали по включению рад1оактивно'1 м1тки в!дпов1дного попередника б!осинтезу до кислотонерозчинно! частки кл!тин. 1зольован1 нейрони iHKy-бували в присутност! [метил-3Н]тим1дина (37 КБк/мл), [14СЗоротово! кислоти (37 КБк/мл) i [ЭНЗлейцина (37 КБк/мл) в iHKy6aTopi при 5% СгО, 37°С. Для визначення в!дносно1 актив-ност1 трьох тип1в РНК-пол1мераз застосовували альфа-аман1ти-новий метод (Хеймс Б., 1987). Визначення числа м!сць iHiyia-ц1"1 репарацП ДНК проводили за методом використанням бровде-зоксиуридину (BrdU) (Regan J.D., 1971). ДНК is включении BrdU п1ддавали фотгизу, денатурували 1 отриман1 фрагменти ДНК розд1ляли гель-ф1льтрац1ею на колонц1 К 9/20 з гелем Toyopearl HW 85 SF. Шсля фотол!ву ДНК на хроматограм1 з'яв-ляеться асиметричний niK. За критерий числа М1сць iHiuiayi'i репарацП використовували площу пхка, що виходив за меж1 в!льного об'ему колонки.

Концентрад1ю середньомолекулярних пептидib (СМП) визначали за методом (Николайчик В.В., 1990) з використанням ТХУ. Концентращю б1лка визначали за методом Лоур1. Концентрац1ю ДНК визначали по оптичному поглинанню за допомогою мШ-прог-рами Nucleic Acid до спектрофотометру DU-65 (Beckman, США). Хроматограф1чний анал1з виконували на FPLC-систем! (Pharmacia, Швещя) та ISCO (ISC0, США) з використанням в!д-пов1дних хроматограф1чних колонок та носПв ф1рм Pharmacia (Швец1я) та ToyoSoda (Япон1я). ДНК з 1еольованих нейрон1в ви-дыяли за методом (Volpe Р., 1988). Потони вид1ляли кислотною екстракщею (Jhons E.W., 1972), а г1стони HI - методом препаративного електрофорезу (Ponyim 5.,1969). Ацетилювання ricTOHiB проводили за допомогою ацетанг1дриду (Карпенчук К.Г., 1983). Досл1дження по взаемодП (Ml а ДНК проводили при пост1йн1й концентравдI ДНК 1 хроматину 860 мкМ фосфат1в ДНК.

KiJttKicTb незв'язаних CMI визначали методом гель-фШтрацП.

Титрування фракц1й хроматину акридиновим оранжовим (АО) проводили за методом (Борисова О.Ф., 1969). Вшарювали 1нтен-сивн1стьфлуоресценцП мономерно! форми за 530 нм. Взаемодш ядер з бромистим етШем (EtBr) та цитометр1ю хзольованих кл!тин проводили на лазерному проточному цитофлуориметр1 FACStar-plus (Becton Dickinson, США), забарвлювали EtBr.

Взаемод1ю ricTOHy HI з 1,8-ан iл1нонафтал!носульфонатом (АНС) досл1джували з урахуванням в1домих рекомендац1й (Владимиров Ю. А., 1985), реестрували iHTeHCHBHicTb флуоресценцП при 480 нм.

При турбЦиметричних досл1дженнях фракщй хроматину i ricTOHy HI вюарювали оптичне поглинання за 400 нм.

Хем1люм1несцентний анал1з фpaкцiй хроматину проводили з урахуванням в1домих даних (Барабой В.А., 1991), реакщю iHi-вдювали введениям перекису водню, визначали висоту швидкого спалаху у в1дносних одиницях i св1тлосуму за п'ять хвилин.

Математичн1 розрахунки при анал1з1 Kiнетики ферменгатив-них реакц!й та взаемод1й СМП-ДНК та ricTOH Н1-АНС проводили за допомогою комп'ютерно! програми Enzfitter (Sigma, США). Для статистично! обробки результат!в використовували стандарта! методи вар!ац!йно1 статистики (Ашмарин И.П., 1975) з використанням в!дпов1дних комп'ютерних програм.

РЕЗУЛЬТАТА ДОШПДЖЕНЬ

Експериментальн1 досл!дження були побудован! таким чином, щоб овднити динам!ку п!слярад!ац1йних 3MiH як в найближч! строки п!сля опром1нення, так ! у б!льш в Удален! - з одного боку, i визначити характер залежное?! ефекту опром!нення в!д дози - з iHmoro. Для цього тварин опромхнювали за дози 1 Гр i проводили досл!дження через 2 години, 1, 3, 5, 7 та 30 дхб теля опром1нення. Дозов1 залежност! визначалась на 30-ту до-бу П1сля опромхнення за доз 0,1, 0,25, 0,5, 1, 2, 3 i 5 Гр.

Бiосинтез РНК. На первому етал1 досл1джень були проведен! експерименти по визначенню ефекту опремшення орган1зму на функц!ональний стан хроматину. За дози опром1нення 1 Гр вхд-носний р!вень бхосинтезу РНК в перший период ni&zm опром1нен-ня (через 2 години) знижений на 12%. Такий ефект не е швид-

кошшннш, як результат перша! реакцН геному на опрстнення 1 через добу п1сля опром1нення швидк!сть синтезу РНК знижена вже на 30% (Рис.1). Дал1 розпочинаеться процес законом1рного 1 поступового 'П пхдвищення до певного р!вня. На граф!ку в добре виражене плато починаючи вхд п'ято! доби пхсля опромх-нення. В цей пер!од в1роПдн1 в1дм1нност1 в р1вн1 активност! РНК-полхмерази в1дсутн1, а р1вень п1двищення в пор1внянн! з нормою сягае близько 35%. У в1ддален1 строки (30 д!б) ефект опром1нення на р1вень синтезу РНК мае певну дозову залежн1сть (Рис.2). Основний ефект тдвищення активное?1 припадав на до-зи 0,1 - 0,5 Гр. Характерно, що в д1апазон1 доз 1 - 5 Гр в1-рогадн! в1дм!нност1 ьиж величинами РНК-пол1меразно! активнос-т! в1дсутн1. Було визначено активн1сть РНК-псшмераз А, В 1

Бк

2000н

1500

1000

500

О-1

я 1

□ 2 □ 3

Рис. 1. Швидк1сть включения радюактив-них м1ток до ДНК (1), РНК (2) та б1лк1в (3) в нейронах в р1зн1 строки пхеля опром!-

?

час, доба НеННЯ За ДОЗИ 1 Гр.

Бк

г.

1000800600400 200

М-

■ 1

Рис. 2. Швидк1сть

__включения радюактив-

Я- а-а нщ м1ток д0 дак >

РНК (2) та 61ЛК1В (3) 0 2 . ' аз в нейронах через 30

—.—.—>—,—,—, д1б л1сля опромхнення

доза. Гр за р1зних ДОЗ.

Таблиця 1 - 83.дносна актившсть трьох тип!в РНК-пол1мераз (%) в р!зн1 строки п1сля опром1нення за дози 1 Гр. У дужках -швидк1сть синтезу РНК, розрахована з урахуванням загально! швидкостх (Бк за хвилину на 1 мг б!лка).

Час___РН1^пол!мераз_а____

А " " ~ 'в.....С

К 22 (86,2) 54 (211,7) 24 (94,1)

2 год 20 (69,6) 57 (198,4) 23 (80,0)

1 д 51* (146,9)* 20* (57,6)* 29 (83,5)

3 Д 52* (197,6)* 22* (83,6)* 26 (98,8)

5 Д 55* (279,4)* 21* (106,7)* 24 (121,9)

7 Д 60* (312,0)* 23* (119,6)* 17* (88,4)

30 д 59* (31.1,5)* 25* (132,0)* 16* (84,5)

* - р < 0,05 в порхвнянн! з контролем. К - контроль.

С (табл. 1). Весь ефект опром!нення на активность РНК-пол1ме-рази А реал!зуеться в пер1од в1д першо! до п'ято! доби. Такий самий ефект е характерним ! для РНК-пол!мерази В, з тхею розницею, що в1буваеться часткове в1дновлення п1сля знтсення.

Б1осинтеа б1зшв. На в1дм!ну в1д рхвня синтезу РНК, вплив опром1нення на швидк1сть б!осинтезу бхлюв е значно меншим. За дози опром!нення 1 Гр, з ус!х пром!жк1в часу пхсля опром1-нення, в!рог!дн! зм!ни рееструються т1льки через 2 години та через 30 д1б пхсля опром!нення (Рис.1). Очевидно, це е результат реал!заци загальних гомеостатичних процес!в, спрямо-ваних на п!дтршання бокового обм!ну на достатньому р!вн!. У зв'язку з цим, можна вважати, що вся система переходить в де-що !нший компенсований функцгональний стан, коли менша за-гажьна к1льк!сть мРНК п1дтримуе нормальний р!вень б1осинтезу б1лка за рахунок збхльшено! к1лькост1 рибосом. Це передбачае використання мРНК як матриц! для б1осинтезу б!лк1в быьше число раз1в ! зб1льшення часу функцхонування мРНК. Дозова за-лежн1сть р!вня б1синтезу б1лка у в!ддалений пер1од в щлому корелюв з! зниженням активност! РНК-пол!мерази В (Рис. 2), а в1дм!нност! з'являються лише за дози 1 Гр 1 вище.

Вплив опро*»нення на пол1морф1зм б1лк!в. У зв'язку з от-риманими даними постае питания про те, чи в1дбуваеться р1вно-м!рна репрес1я ген!в мРНК, чи мав масце певна розбалансова-н1сть !х взаемно! активност! в пор1внянн! з нормою. Для вирЬ шення цього питания за модель було взято ем!ст 1зоформ най-б1лыа вщомих фермент!в - лактатдег1дрогенази, НАД-залежно! малатдег1дрогенази, кисло! фосфатази та естерази. Чисельн1сть та частка кожно! з 1зоформ в контрольнхй груш в1дпов!дала загальноприйнятим лгтературним даним. У зм1нах в1дносного вм1сту 1зоформ фермент1в пхсля опром!нення за дози 1 Гр нема певно! законом!рност1. Типовою е сигуашя, коли значне п1дви-щення частки т!е! чи 1нш! 1зоформи переходить у тимчасову фазу нормал1зац1!, а пот!м знову спостер1гаеться тдвищення, або зменшення. При цьому, нема жодно! 1зоформи ферментов, частка якого в той чи 1нший пер1од хоча б один раз не зм1ню-валась. Найб1льш1 коливання спостерагаються в пер1од м1ж пер-шою 1 сьомою добою пз.сля опромшення. Поступово коливання вм!сту 1зоформ зменшуються 1 через 30 д!б пхсля опром1нення вс1 параметри практично е в норм!. Лише дв1 ¿зоформи естерази 1 одна кисло! фосфатази лишаються в1дм!нними в!д норми.

Вплив опромшення на репарации ДНК. Шдвищення р!вня синтезу ДНК через дв! години п1сля опром!нення в!дпов1дав по-в1льтй фаз! репарацН 1 е щлком законом1рним (Рис. 1). Про-тягом першо'1 доби п1сля опром!нення р1вень ДНК-пол1меразно! активност! стае нижче контрольного р!вня майже на 50%. Вияв-лен! змхни можуть бути обумовлен! виникненням певних стерич-них перещкод 1 пов'язан1 з в1дпов1дними несприятливими змхна-ми в просторовш оргашзацх! хроматину. Другою причиною мсисе бути тимчасове енергетичне виснаження кл!тини, обумовлене, в тому числ1, 1 за рахунок само! репарацП - через систему АТФ (ДНК-полхмеразна реакцхя), 1 через НАД (полг-АДФ-рибозялюван-ня г1стон1в). У в1ддалеш строки репаративнийго синтез ДНК практично не зм1нюеться 1 лишаеться нижче норми. Зниження рхвня репаративного синтезу ДНК у в1ддалений строк теля оп-ром1нення (30 д!б) мае певну дозову залежн1сть (Рис. 2), з такою ж законом1рн1стю, що 1 для синтезу РНК.

1нтенсивн1сть репаративного синтезу ДНК визначаеться дво-ма незалежними факторами. 1 - числом м1сць 1н1щацП репара-

цП, 2 - довжиною д1лянки ексвдзП. У зв'язку з цим були проведен! досл1дження по вивченкю ефекту опром!нення на число м!сць 1н1ц1ацП репаративного синтезу ДНК. За норми частка низькомолекулярних фрагмент!в складав близько 12% в!д загапь-но! ДНК. Найб1льший ефект спостер1гався через дв! години пз.с-ля опрсшнення (Рис. 3), що збхгаеться з загальним п!ком п!с-лярад1ац!йно1 активацП репарацхйного синтезу ДНК (Рис. 1). Нормалхзащя показника через добу п1сля опром!нення не е стабильной. В п!зн1ш! строки п1сля опром1нення мае м!сде певна стабШзащя на досить високому р!вн!, оскш>ки в!рог1дн1 в1дм1нност1 м1ж сьомою 1 тридцятою добою в1дсутн!. Вплив оп-ром1нення на число мхсць ШщацП репарацп ДНК у в1ддалений пер1од мае певну дозову залежн!сть. Майже 90% всього ефекту опром!нення реал!зуеться в промгжку доз в!д 0,1 до 1 Гр. При цьому загальний р!вень зб1льшувться майже в чотири рази. Най-бхльш в1рог!дно, що 1снуе певна структурно-метабол1чна межа зб1льшення числа мгсць 1н1ц1ац!1 репарацП ДНК, що не може бути перевидена. Доза опром!нення 5 Гр для щур!в складае близько 70 - 80% В1Д ЛДбо/зо- Очевидно, що саме нездатн1сть системи репарацП до лШйного пхдвищення активност! у в!дда-лен1 строки п1сля опром1нення за б1лып високих доз, призво-дить до накопичення помилок в поел 1 довноси ДНК 1, в1дпов!д-но, в ус!х кл!тинних системах, 1 смерт! орган1зму.

-10 зо-| 20 10 о

02г 1

7 30

час, доба

Рис. 3. Вм1ст фрагментовано! ДНК П1СЛЯ фотол1зу (%) в р1зн! строки П1сля опром1нення за дози 1 Гр.

Вплив середнь омолекулярник пептид1в на матричну акгампсть хроматину. Одним з опосередкованих п1слярад1ац!йних фактор!в,

здатних вшшнути на матричну актившсть хроматину можуть бути так зван1 середньомолекулярн! пептиди (ШП) (Туликова S.A.; 1983; Копылов В.А., 1990; Malachi Т., 1993). За своши влас-тивостями СМП мають бути в1днесен1 до групи цекроп!нопод1б-них пептид1в, для котрих властива токсична д!я по в!днотенню або до кл!тинно! мембрани (лхтична д1я), або до ДНК (iHriöy-вання синтезу) (Boman H.G., 1991). У oci6, як! зазнали опро-м!нення внасл!док аварП на ЧАЕС, концентращя СМП вище за норму в пор1внянн1 з контрольною групою в середньому в 1,5 рази. СМП були очищен! хроматограф!чно ! використан! для дос-л1дження залежност! ДНК- та РНК- готмеразно! активност! нер-вових кл!тин тд концентрац!! СМП. До концентрац!I СМП 30 мкг/мл швидк1сть синтезу як РНК, так i ДНК лишаеться незм!н-ною (Рис. 4). Подальше зб1лылення концентрац!! СМП призводить до законом!рного пад!ння пол!меразних реакц1й з поступовим переходом на стаб!льний незм1нний р1вень по типу кооперативного. Застосувавши математичну обробку, були розрахован1 ос-HOBHi параметри кривих концентрац!йно! залежност! ефекту -максимальний ефект, р!вноважну константу га коеф1щент Х!лла.

х

100 i

50-

0 J

—1— 20

—г~ 40

—Г 60

Т-1-1-1-

80 ' 100 смя, мкг/мл

Рис. 4. Вплив СМП на швид-кЮть синтезу РНК (1) i ДНК (2) в !зольованих нейронах (% до контролю).

Просторова структура хроматину п£сля опроси неяня. Для

оц1нки характеру впливу опром!нення на просторову орган!зад1ю хроматину був використаний тест на достушпсть хроматину до г1дрол1зу ДНКазою I (Кукушкин А.Н., 1990). Метод дозволяв от-римати фракц!ю, збагачену на транскрипщиноактивш посл!дов-ност! ДНК (Б1), ! оц1нити компактность хроматину.

Через 2 години п!сля опром1нення вм!ст вс!х фрагацй р1зко

змхнюбться (таблица 2). Спостерхгаеться зростання частки обох розчинних фракцхй хроматину - Зх вмхст збыьшуеться майже в два рази. Хроматин став значно бхльш доступний до д!3 ДНКази I, в результатх чого зростае доля розчинних фракций ь в1дпо-вхдно, б1льш нхж в два рази знижуеться вмхст фракцП Р. Вияв-

ленх зм!ни не пов'язанх з синтезом РНК, оскхльки РНК-пол1меразна активнхсть в цей пер1од не в1дрхзня-еться в1д контролю. Строк двх години п!сля опром1-нення припадае на першд пов1дьно! фази репарацП. Як в1д0м0, для цхе1 фази репарацх.3 е характерним те, що дхлянка ексцизЗЗ ДНК мав значн1 розм1ри х сягае не менш, як 100 нук-леотидЗв ДНК. При цьому основна частка репаратив-ного синтезу ДНК припадае на лхнкерну ДНК (Крутиков В.М., 1983). Тому нуклеосо-ми в мхсцях репаращЗ ДНК зазнають певних зм1н 1 змЗщуються вздовж ДНК, утворюючи вЗльну в1д нуклеосом дз.лянку, на ягай 1 проходить синтез ДНК. В нейронах кори головного мозку дов-жина лшкерноЗ ДНК нуклеосом коротка - 5-10 п. о. Для вивЗль-нення в!д нуклеосом д1лянки ДНК довжиною 100 п.о. мае змЗсти-тись до 20 нуклеосом. До одного нуклеомеру входить в середнь-ому 8 нуклеосом, отже, мае дезоргатзуватись не менше, як 2 -3 нуклеомери. Осклльки в цей пер1од число м1сць 1н1цхац13 ре-парацхЗ зб1льшуеться майже в чотири рази, то в вдлому в цей перход буде дезорган1зовано майже в 20 разхв б1льше нуклеосом, н1ж в норм!. Тому «южна вважати, що виявлене зб1льшення частки хроматину, гШерчутливого до дИ ДНКази I, обумовлене активащею процес1в репарац13 ДНК. Через добу пЗсля опром1-нення спостер1гаеться часткова нормал1зац1я чутливост1 хроматину до д1х ДНКази I. В цей пер1од виникае дисбаланс м!ж

Таблиця 2 - Вм1ст ДНК (%) у фракц1ях хроматину в р1зн! строки п1сля опромЗнення за до-зи 1 Гр.

Час Фракц!.!

51 Б2 Р

К 4.5 36,7 59,1

2 год 10,4* 62,1* 27,5*

1 Д 5,1 50,0* 45,2*

7 Д 15,2* 20,8* 64,0

30 д 14,1* 23,0* 62,9

* - р<0,05 в пор1внянн1 з контрольною групою (К).

структурою 1 фунгацею хроматину. За таких умов структура вже невзмоз1 забезпечити нормальне функщонування ДНК як матрица У зв'язку з цим, можна вважати, що п1слярад1ац!йн1 амхни в структурно-функщональнш орган!зад!1 хроматину через добу теля опром1нення е несприятливими для прот!кання матричних процесхв. Тому, на в1дм1ну в!д структури хроматину в перший период п!сля опромхнення (2 години), стан хроматину через добу теля опром1нення можна характеризувати як патолог1чний. В1дпов1дно до отриманих даних по матричнш активности хроматину, через добу теля опром1нення в!дбувавться поступовий перехгд функционально! активност! хроматину на новий видозмх-нений р1вень з характеристиками, не властивими для контрольно! групи.

Розчинн! фракц1! хроматину були проанал1зоват методом гель-фпштрацП. Типовий проф1ль елюцП фракц1й Э1 и 32 теля фракцхонування ДНКазою I представлено на рис. б. У фракци 51 перший п1к представляе собою мононуклеосоми. Другий п1к мостить продукта г1дрол1ву ДНК, асощйован! в б1лками фрагменти глибокого г!дрол!зу нуклеосом, а також РНП-частки (АПе^га Р., 1987). У фракцх! 52 хроматин представлений трьома тками. Перший, що елюювться у в!льному об'ем1 колонки, представляе собою високомолекулярн! фрагменти хроматину, другий - фрагменти з 4-8 нуклеосом, тобто нуклеомери, а третхй - мононуклеосоми. Через 2 години у фракцзЛ 51 практично в!дсутн1й п!к мононуклеосом (таблиця 3). Це означав, що рхвень доступност! ДНК до д1! ДНКази I зб1льшуеться наст1льки, що в межах нукле-осомно! кор-частки з'являються так1 д!лянки ДНК, якх за дос-тупн1стю вже не в!дрхзняються вхд л!нкерно! ДНК. Молекулярна Л25<1 А254

О

5

10 15

О 5 10 15 22.

час, хвилкни

1:2 1:3 2:3

К 1,0 20,1 1,8

2 год - 3,5* -

1 Д 1,2 1,9* 1.8

7 Д 1,1 6,0* 1,5

30 д 1.0 10,5* 2,1

Таблиця 3 - Сп1вв1днашення плояд маса другого п1ку фракцп пШв фракц1й хроматину Б1 складе близько 70 кДа.

--------------------------- Отже, в цей пер1од п1сля

Фракция, в1дношення опромхнення структура гх-

Час Б1 Б2 перчутливих до ДНКази

нуклеосом трансформувться таким чином, що на по-верхн1 нуклеосоми з'явля-вться три або чотири д!-лянки ДНК, де г1стон-ДНК контакта в1дсутн1. Через добу п1сля опромхнення проф1ль елюцП фракцП * - р<0,05 в пор1внянн1 з нормалхзуеться 1 далх вже

контролем (К), не зм1нюбться. Таким чи-

ном, це е специф1чна реа-кцхя транскрибд1йноактивного хроматину на опромшення, яка реал!зуеться тхльки в перший пергод п1сля опром!нення. У фракцп Б2 також спостер1гаеться поступова нормал!защя. Вхд-буваеться в1дновлення нуклеомерного рхвня 1 спхвв1дношення нуклеомери/мононуклеосоми не в1дрхзняеться в!д контролю. На-том1сть, процес в1дновлення пол1мерно! частки фракцп досить пов1льний, 1 через 30 д!б певна нев!дпов1дн1сть ще мае мхсце. Отже, компенсаторш зм1нй в структурно-функщональнМ орган1-зацп хроматину, що мають м!сце в перший пер!од п!сля опромхнення, супроводжуються певними незворотними ушкадженнями. Насл!дком цього б утворення нестаб!льного структурно-функщо-нального стану хроматину (через добу п1сля опромхнення). Ви-никае ситуад1я, коли формувться новий стан хроматину, який не в1дпов!дае реальним потребам функщонуючо! юитини, 1 з якого вюодна структура вже не може в!дтворитись. В результат!, у б1льш в1ддалений перход поступово формуеться !нша просторова оргашзащя хроматину, як1й притаманн1 вже 1нш1 матричн1 властивост1.

Здатнхсть хроматину до агрегацП. В основ! виявлених зм1н просторовох органхзацп хроматину теля опром1нення можуть бути в!дпов!дн1 змхни властивостей нуклеосом та здатност! нуклеосом до взаемодН ! формування структур вищих порядкхв.

Своер1дним функщональним зондом для доовдження такого роду властивостей можуть бути застосован! ди- та пол!валентн! ка-т1они (Магдие1 К., 1988). Для анализу використовували перший п1к фракцп Б2. Графаки залежност! величини св1тлорозс1ювання (як критерию ступени пол1мерносг!) в!д концентрац1! МдС1г 1 спертдину (СП) мають Б-под1бний вигляд (Рис. 6). Для !х по-р1вняння були використан1 так1 параметри: Ашах - максимальна величина оптичного поглинания, що не ем1нкзвться за подалыгаго зб!лътення концентрацП катюну (визначав максимальний р1вень компактизацП хроматину); К - точка швпереходу криво! кон-центращйно! залежност! агрегац!!' хроматину (чутлив1сть хроматину до дП кат!он1в); п - тангенс кута нахилу криво! кон-центрац!йно! залежност! в точд! К (ступ1нь кооперативное!! переходу хроматину в компактизований стан). Результата наведено в таблиц! 4. Виникнення в!рог!дних в!дм!нностей в чутли-вост! хроматину до конденсац!! пхд д!ею !он!в М^ у ваддалений пер1од П1сля опром1нення св1дчить про те, що, в першй пер1-од, мають м1сце певн! приховат незворотн! зм1ни структура хроматину. Вони не проявляються в1дразу, але накопичуються ! стають суттевими лише з плином часу. Дан1 св1дчать про те, що часткове руйнування наднуклеосомних структур п1сля опром1нен-ня обумовлене зм1нами властивост! хроматину до конденсац!! та агрегаци ! утворення структур вищого порядку. Мокна припус-кати, що за цим стоять певн1 зм1ни г!стонового складу хроматину, зокрема Истону Н1, осильки саме ця група г!стон!в в першу чергу зумовлюе компактизац!ю хроматину.

Ачоо

Й^С^.яМ ----V-,

т—г- 113- контроль, 214-сп. мм В присутност! СМП.

Рис. 6. Агрегация хроматину П1Д д!ею МдС12 (1, 2) ! сперм1дину (СП) (3, 4).

Таблиця 4 - Параметри турбхдиметричних кривих за д11 М^С12 та спеьидину (СП) на хроматин гпсля опромхнення за дози 1 Гр.

Час Атах К_ _п

мг СП Ме СП СП

К 0,24 0,155 0,95 45 0,15 1,83

2 год 0,095* 0,085* 0,90 230* 0,17 0,27*

1 Д 0,09* 0,08* 0,95 90* 0,19 0,39*

7 Д 0,22 0,065* 0,95 55 0,17 0,59*

30 д 0,25 0,075* 1,25* 52 0,18 0,61*

* - р<0,05 в пор1внянн1 з контрольною групою (К); г - години, д - доби. Одинищ ВИМ1ру: Атах - ОПТИЧН1 одиниц!, К - мМ (М?), мкМ (СП); п - мМ-1 (Мд), мкМ-1(Сп).

Таблиця 5 - Параметри зв'язування Е1Вг з ДНК у склад1 ядер та доступнють ДНК фракщй хроматину 31 та Б2 до 1нтеркаляц11 АО (%). Доза опром1нення 1 Гр.

Параметр Контроль 2 год 1 Д 7 д 30 д

Е1Вг кас 5,0 1,5* 1,7* 5,4 5,5

ЕЬВг Птах 321 380* 420* 440* 445*

АО 52 94* 88* 90* 86*

АО 32 31 45* 40* 38* 36

* - р<0,05 в порЗвнянн1 з контрольною групою (К). Кзс ~ константа асоЩацп (мкг/кш); птах - максимальний р!вень зв'язування (номер каналу - умовн1 одинищ флуоресценщ '1).

Для оцшки характеру нуклеосомноЗ орган1зац13 хроматину було обрано метод зондування ДНК у склад1 хроматину за допо-могою бромистого ет1д!ю (Е1Вг) та акридинового оранжевого (АО). Результата наведено в таблиц! 5. Зб!лыпення загальноЗ доступност1 ДНК хроматину до штеркалящЗ ЕЬВг та АО п1сля опром1нення супроводжуеться одночасним зменшенням ! константи асощац!3. Отже, принайм! в перший пер1од п1сля опром1нення,

нуклеосоми переходить в б1льш розгорнуту форму. При цьому структура нуклеосом в перход першо! доби п1сля опром1нення 1 у в1ддален1 строки суттево в1др1зняеться. Виявлен1 зм1ни мо-жуть зумовлювати п1двищення р1вня матричних процес1в.

Шиет та властивост1 г1стону Н1°.П1сля опром1нення за до-зи 1 Гр, сумарна к!льк1сть гшгонхв Н1 (Н1+Н1°) в розрахунку на 1 мг ДНК хроматину не зм1нювгься. Деяка тенденц1я до зни-ження мала мхсце в пер1од першо! - друго! д1б пхсля опром!-нення, але це не е в1рогхдним. В той же час, опром1нення значно зм!нюе в1дносний вм1ст г!стону Н1° (частка Н1° в сум1 Н1 + Н1°) (таблиця 6). Направленз.сть зм!н залежить вхд стро-

Таблиця 6 - Вмхст Н1° (%) у ядрах та фракщях хроматину в рхзн! отроки п1сля опром!нення за дози 1 Гр.

Фракц1я Час п!сля опром1нення

К 2 год 1 Д 3 д 5д 7 д 30 д

Ядра 23,2 14,2* 13,9* 22,7 29,7* 31, 3* 34,4*

Б2 27,8 12,9* 6,0* 69, 1* 77,3*

Р 22,7 23,1 23,8 25, 8* 26,2*

* - р<0,05 в пор!внянн1 з контрольною групою (К).

к1в Шсля опром1нення. Основнх зм!ни вм1сту Н1° припадають на фракц1ю 32. Частка ще! фракцН в1д загально! ДНК е в1дносно невеликою, то ж перепади выносного вмхсту г!стону Н1° в до-сить значними (таблиця 2) 1 у в1ддалений пер!од п1сля опромЬ нення основною субфракщею гхстотв Н1 е Н1°, а м!норною вже можна вважати головну фракщю Н1 (сума Н1А та Н1В). Крива до-заво! залежност1 вм!сту Н1° у в!ддалений перход п1сля опромЬ нення досить близька до гхпербол!чно1. Найб1льш1 зм1ни вхдбу-ваються в д1апазон1 0,1 - 0,5 Гр. В д1апазонх 0,5 - 5 Гр вм1ст Н1° практично не зм1нюеться.

Здатн1сть г1стон1в Н1 до компактизацП хроматину цхлком обумовлена особливостями 1х просторово! будови. У зв'язку з цим для визначення специф1чних особливостей дП ггстону Н1° на хроматин були проведен! пор1вняльн1 дослхдження структури

1 властивостей г1стон1в Н1 1 Н1° (табл. 7, рис. 7). За даними наведено! та власно! флуоресценщ!, структура Н1° суттвво в1др1зняеться в1д Н1: в склад1 хроматину за допомогю ММБ1 в пол1мери зшиваеться перевалено г1стон Н1, а в розчин1 в при-сутносг! кристал1в МаС1 гхстон Н1° агрегув значно менше. От-же, г1стон Н1° сприяе переходу хроматину нейрон1в в деконден-сований стан, а його функщя репресора в хроматин! може реа-Л1зувагись переважно на локальному р1вн1.

Таблидя 7 - Параметри г!стон1в Н1 1 Н1°.

Параметр Н1 Н1°

Константа зв'язування з АНС ' 14,6 мМ 5,5 мМ*

Константа гаспння акрилам1дом 1,4 М-1 2,0 М-1*

Частка в хроматин!: - !нтактному 76,8% 23,2%*

- гг!сля зшивання ШБ1 (мономери) 38,6% 63,4%*

* - р<0,05 в пор!внянн! з Н1.

чззо

0,1

0,05-

0-1

т

1,2 . 1,6 3,0 1ЫаСП. М

Рис. 7. Агрегац1я г!стон1В Н1 (1)1 Н1° (2) при дода-ванн1 кристал!в N301.

Взаемсщя СМП з хроматином. Для визначення механ!зм!в репресорно! д1! СМП на матричну активн!сть, були проведен! досл1дження впливу £М1 на структуру хроматину. Пре!нкубац!я 1зольоЕаних ядер з СМП зм1нюе чутлив1сть хроматину до дп ДНКази II (рис. 8). У фракцП Б1 з'являеться низькомолекуляр-не "плече" п1ку мононуклеосом, що е результат взаемодП СМП з нуклеосомою ! часткового розгортання нуклеосоми, вив!льнен-

ня ДНК в1д взаемодП з Жетонами. Д1я СМ1 на б1льш компактний хроматин (фракхця 22) в прогилежною. СМП спри-яють м!жнуклеосомним контактам 1 формуванню нуклеодисом 1 нуклеомер1в. СМ1 модифхку-ють здатн1сгь хроматину до агрегат х п1д д1ею 1он1в Ме та сперм!дину (аналогхчно до даних, наведених в табл. 4). Максимальний р1вень агрегата 1 хроматину в присутност1 СМП вХроПдно вищий, н1ж ва норми. В той же час СМП са-мост1йно (без кат!он1в) не впливають на агрегащю хроматину (Рис. 6). В розчши час, хвилими СМП взавмод1в з ДНК за зви-Рис. 8. Гель-фхльтращя фрак- чайними законами л1ганд-ак-щй хроматину конторольних (1) цепторного зв'язування, а з 1 пре1нкубованих з СМП (2). хроматином - по типу кооперативного. 3 одн1ею нуклео-сомою зв'язувться в середньому майже два пептиди, якщо прий-няти середню молекулярну масу СМП 2 кДа. Огже, СМП, з одного боку - викликають дестаб!л1зацхю мононуклеосом, з шитого -сприяють переходу хроматину в б1лыа компактний стан 1 формуванню стабхльних наднуклеосомних структур. В основх цього ле-жить в1дносно специф1чне зв'язування СМП з ДНК хроматину.

Активн1сть та властивост! г1стон-специф1чнох протехнази. Одним з характерних ефектхв опромхнення е активац!я ядерних Жстон-специфхчних проте'хназ (Газиев А.И., 1990). ПротеЗназа ядер кл1тин кори головного мозку мае молекулярну масу 24 кДа, розташована в точц1 входу 1 виходу ДНК з нуклеосоми, нер1вно-м1рно розпод1лена в хроматин1. В перший пер1од п1сля опром!-нення спостер1гаеться дозо-залежне тимчасове п1двищення ак-тивност! протехназ. 0пром1нення зм1нюе розподхлення протехна-зи м!ж фракц1ями та П кхнетичн1 параметри (табл. 8).

Таблица 8 - Розподыення проте!навно1 активност1 м!ж фракциями хроматину (фракщонування ДНКазою I) та к1нетичн1 пара-метри в р!знх строки пхсля опром1нення тварин за дози 1 Гр.

Фракц1 я, Чао пхсля опромгнення

параметр к 2 год 1Д 7Д зод

Б1 0,8 2,6* 8,2* 2,1* 2,0*

52 1,7 1,0* 0,6* 1,7* 1,0*

Р 0,6 0,6 0,6 0,5 0,5

Кш 3,4 1,0* 0,43* 1,01*

Кх 28 225* 523* 289*

* - р<0,05 в порхвняннх з контрольною групою (К). Кш - константа Михаелхса, К1 - та константа 1нгхбування субстратом.

На "мов1" структури хроматину низьк1 та високх концентрацИ субстрату (гхстон1в) вхдповхдають розгорнутим та конденсова-ним д1лянкам хроматину. Отже, за норми протехназа налаштована на певний промхжний ступ!нь компактност1 хроматину 1, в1дтак, виконуе щлком певн1 регуляторн! функцП. 0пром1нення значно знижуе можливост1 протешази як регулятора матрично! актив-ност1 геному, призводить до можливост1 некоординованого гхд-рол1зу г!стонхв незалежно в!д ступеня компактност1 хроматину.

Мвень пероксидацП в ядрг теля опромгнення. Шщюючою причиною зм1н структурно! орган1зацП х матричнох активное?! хроматину, в тому чиоп 1 поява СМП, маз бути в!льнорадикаль-не ушкодження ядерних структур. Особливхстю розвитку в!льно-радикальних процес1в в ядр1 Шсля опром!нення б те, що п1сля актив!зацп !х р1вень лише дещо знижуеться до третьо! - п'-ято'1 доби. Далх наступае рхвновага м1ж про- 1 антиоксидантни-ми системами 1 встановлюеться новий фоновий р1вень, виций за норму (Рис. 9). У в1ддалений пер!од вмхет продуктхв перокси-дацх! в ядр1 залежить в!д дози опром1нення. В1рог1дн1 в1дм1н-ностх мають м1сце лише за доз 0,5 Гр 1 вище. 1нтенсивн1сть дроцес!в пероксидащ1 була оц1нена також у фракц1ях хроматину 51 та Б2 методом хем1люмхнесценцН за хндукцП перекисом водно (Рис. 10). 0кр1м тдвищення р1вня пероксидадИ в перший

Рис. 9. ЕШст в ядрах д1ен1в (1), ОДА (2) 1 ШО (3) в р1зн1 строки Шсля опром1-нення за дози 1 Гр (%. до контролю). * - р<0,05 в пор!в-нянн1 з контрольною групою.

Рис. 10. Швидкий спадах (А) 1 св1тло-сума хем!лкшнесцен-цП (В) фракц1й хроматину 1 Б2 п1сля опромхнення за дози 1 Гр (% до контролю). * - р<0,05 в пор1в-няши з контрольною групою.

перюд пюля опромгнення, мае мюце тривала вторинна активами в1льнорадикальних процес1в в пер!од близько третьо! доби. Саме в цей пер1од в1дбуваеться структурно-функц!ональна пере-будова хроматину з поступовим переходом до нового функционального стану. Проходження тако! перебудови на фон! тдвище-ного р1вня в1ль норадикаль них реакц1й створюе додатков1 несп-риятлив1 умови 1 може лежати в основ1 ушкоджень 1 неадекват-них зм1н в просторов1й орган!зацп хроматину.

Ядерн1 антиоксиданпи фермента. Супероксиддисмугаза (СОД), каталаза (КАТ), глутатюн-пероксидаза (ГП) та глутат1он-ре-дуктаза (ГР) складають антиоксидантну ферментативну систему, що забезпечуе захист компонент1в кл1тини в1д д1'1 продукт! в в1льнорадикальних реакц1й. Шляхом сольово! екстракцп ядер з

наступним фракщонуванням сульфатом амонхп, та хроматограф1ею (посл1довно - йонообм1нна хроматограф!я, гель-ф1льтравдя та хроматофокусування) були очицен1 ядерн1 форма СОД, КАТ та ГП. Ферменти м!цно асоц1йован1 з хроматином, перевалено з транс-крибц1йно-активною фракцией S1 (фраквданування ДККазою I) та екстрагуються за концентрацп NaCl > 1,2 М. Отже, антиокси-дантна система захищав в першу чергу д1лянки транскрибц1йно активного хроматину. СОД мае молекулярну масу 10 кДа, а КАТ i ГП - 44 кДа. 1зоелектрична точка для СОД знаходиться при pH 6,0, КАТ i ГП - 5,8. Активн1сть фермент1в залежить вад йоннo'i сили i максимальна за концентрацП NaCl 1,1 М i вище. Вико-ристовуючи за тест чутлив1сть СОД до KCN було встановлено, що ядерна СОД е Mn-залежним ферментом. Характерно, що за BCix умов ферменти КАТ i ГП елюювались разом. Таким чином, ядра мЮтять власн1 форми СОД, КАТ та ГП, В1дм1нн1 в!д цитоплазма-тичних. 0пром1нення впливае на активность фермент1в. Змгяи активност1 СОД теля опром1нення виглядають як типова тимча-сова 1ндукщя активноет! в перший период, з наступною норма-л1зац1ею (Рис. 11). У п!слярад1ац!йних зм1нах активност1 КАТ i ГП спостер1гаеться характерна законом!рн1сть. П1двищення

Рис. 11. Актив-HicTb СОД (1) КАТ (2), ГП (3) ГР (4) та BMicT в1д-новленого глутай-ону в ядр! (5) в

pl3Hi СТРОКИ П1СЛЯ

опром1нення за до-зи 1 Гр (% до контролю). * - р < 0,05.

активностг КАТ супроводкуеться пропорц1йним зниженням актив-ност1 ГП. В результат! сумарна актившеть лишаеться практично без зм1н. На п'яту добу теля опром1нення активн1сть КАТ i ГП нормалхзуеться. Важливо в!дмгтити, що п1двщення активности СОД не сп1впадав 3i зм1нами активност! КАТ i ГП.

Як в!домо, продукт реакцП СОД - перекис водню, е субстратом для КАТ 1 ГП. Для ефективно! роботи вс!е1 антиокси-дантно! системи сп1вв1дношення активностх СОД до КАТ+ГП мае бути певним. Змщення спхвв1дношення в будь-яку сторону ство-рюе самостШшй несприятливий фактор ендогеннох природи. В умовах такого розбалансування, вже сама система виступав як додаткове джерело продуктХв в1льнорадикальних реакций.

Ангакжсидзнтн1 фермента та пошкодження кл£тини (моделью дослхдження). Виявлене п!двищення вмхсту продукпв пероксида-цП х несприятлив1 зм1ни в активност1 антиоксидантних фермен-т!в сам1 по собх е т!льки передумовою для можливого ушкоджен-ня юитинних структур. Для розкриття механхзмхв пхслярадха-хцйного ураження ядра варто провести додатков1 модельнх дос-л1дження, в яких показати, чи викликають аналог1чн! зм1ни ан-тиоксидантного статусу кл1тини ушкодження структури компонен-тхв кл1тин, зокрема бхлк1в та л1п1д1в. Основний вклад в п!с-лярад1ац1йне зб1льшення концентрацП продукт!в пероксидацП, зокрема, малонового диальдеПду, вносять л1п!ди ядра, а такий показник, як д1енов1 кон'югати взагал1 мають в!дношення вик-лючно до лШд1в. Виходячи з цих обставин, за модель було об-рано мембрани еритроцит!в.

Результата клШко-б1ох1м!чних обстежень ос!б, що буди опром1нен1 внасл1док аварИ на Чорнобильськ1й АЕС, св1дчать, що активнхсть антиоксидантних ферментхв еритроцит!в здеб1ль-шого значно в1др1зняеться вхд норми, а концентрац!я МДА пере-вицуе норму. 3 числа обстежених для подальшого дослхдження структури мембрани були вхд!бран1 випадки, коли активн!сть СОД в еритроцитах була ¡пдвищена в середньому в 1,6 - 2 рази, а активн1сть КАТ 1 ГП лишалась близькою до норми. Саме таку ситуащю маемо в експеримент! на тваринах в перход м!ж першою 1 сьомою добою п1сля опромхнення.

Одним з 1нформативних методов хнтегральнох ощнки ушкодження мембрани еритроцит!в, в тому числ1 1 теля опром!нення 1он1зуючою рад!ад1бю, е метод кислотного гемол1зу еритроцит1в (Гительзон И.И.; 1959, Сухомлинов Б.Ф., 1988). В залежност1 вхд гемолЛтично! стхйкост1, вщцляють три групи еритроцитхв -високорезистентн1 (1), 1з середньою резистентнхстю (2) та з найнижчою резистентн1стю (3). Як видно з отриманих даних

(табл. 9), в досл1дн1й груп! п!к гемол1зу значно змздений. В1дпов1дно до цього, частка еритроцитхв з низькою резистент-н1стю значно зб1льшена. Такий результат св1дчить про значний загальний р1вень ушкодження мембран еритрощтв.

Таблиця 9 - Частка трьох популяцхй еритроцийв (%) 1 положения максимуму П1ку гемолизу (секунди) за тестом резистентност! до кислотного гемол1зу

Група ПопуляцП еритроцит!в . Шк гемол!зу

1 2 3

Донори (п-30) 4 79 16 250

0прсмшен1 (п-55) 3 65л 32* 210*

* - р < 0,05 в пор1внягап з донорами.

В щлому, отриманий результат досл1джень на еритроцитах показав, що в тому випадку, коли активн1сть антиоксидантних фермент!в еритроцит1в незбалансована, зокрема, активн1сть су-пероксиддисмутази п1двицена на фан1 нормально! активност1 ка-талази, мае м!сце значне ушкодження кл!тинно! мембрани. Най-б1льш в1рог1дно, що причиною патолог!чних зм1н е модиф!кащя продуктами в1льнорадикальних реакщй.

Шсля опром!нення тварин за дози вище 0,5 Гр мае мхсце тдвищення р!вня в!льнорадикального окисления компонент1в ядра. Зб1льшення концентрацп МДА 1 ШО в ядр! п1сля опромшення можливе за рахунок пероксидадП бхлыго! к!лькост1 бхомакромо-лекул ядра. Результата проведених модельних досл!джень дозво-ляють пШйти до вир1шення дано! проблеми з протилежно! сто-рони: зм1ни в активност1 антиоксидантних ферменив корелюють з1 значним ушкодженням структури б1лково-лз.пхдних комплекс1в. Отже, можна стверджувати, що за умов розбалансування активное^ антиоксидантних ферменйв в ядр! п!сля опром1нення ви-никають умови, за яких в1дбуваеться 1нтенсивна модиф1кащя кл1тинних структур, очевидно, за вхльнорадикальним механ!змом.

Узагальнення результата. 3 огляду на отриманх результати в основ! рад1ад!йних зм1н структури 1 функцП хроматину мають

лежати сл1дукт подИ. 0пром1нення викликае хнтенсивне ура-ження вс1х тип!в молекул в тому числ1 1 б1лк!в. единим шляхом зам1ни уражених молекул е активацхя протехназ. Саме по собх це не мало б несприятливих нашидкхв, якби мова не шла про ураження б1лк!в хроматину. Виникав ситуащя, коли структура, що мае регулювати вс1 шИтший процеси, а в даному випадку -зд!йснювати адалтивну в1дпов!дь на рад1ащйне ураження, сама е пошкодженою. В результат! цього певний час система гомеос-тазу кл1тини праще неповнощнно. Бхльше того, уражена система мае одночасно в1дновити не тхлъки вс1 гнш1 структури юи-тини, але й саму себе. На цьому етапх рад!ацхиного ураження мае виникати певна конкуренщя мхж цими двома завданнями. Проявом такого дисбалансу в систем! гомеостазу е конкуренция м!ж репаращею ДНК ! синтезом мРНК. Д!лком лог1чно, що нас-л1дком цього е неповнощнна робота репаративних процес!в як в першому, так ! в другому напрямку. Отже, через добу теля оп-ром1нення далеко не вс! параметри приходять до норми. Виникае необх1дн!сть повторного в1дновлення кл!тинних структур, 1 в пер!од в!д другох до п'ятох-сьомо! доби пхеля опром!нення маемо другу хвилю !нтенсивних п1слярад!ац!йних зм!н. При цьому е не мент як двх обставши, що перешкоджаогь повноц!нному прот!канню процес!в в!дновлення. Перше - в!дновленням "керуе" ушкоджений геном з ненормальною структурно-функщональною ор-ган!зац1бю. Тому, цей процес не може бути повнощнним I для повного в!дновлення потр1бен досить тривалий час. Проведен! експерименти показують, що тривал!сть цього пер1оду е одного порядку з тривал!стю життя оргатзму. В!дпов!дно до цього, вступають в дхю процеси стар!ння компонент кл!тин, що, як в!домо, Шщюються також за рахунок дп в!льних радикал1в. Другою суттввою перешкодою до нормального в!дновлення кл1тин-них структур е значна активацхя в!льнорадикальних процес!в в пер!од близько третьо! доби теля опром!нення. Таким чином, розпочат! процеси репарац!! кл1тинних структур, в тому чисти ! хроматину, в1дбуваються на фон1 вторинного в!льнорадикаль-ного ураження. До цього приеднуються ! неспециф!чн1 поб!чн! насл!дки рад!ац1йного ураження - ендогенна !нтоксикащя, зок-рема, СМП. Повторна масована дхя низки несприятливих фактор1в на ядерн1 структури приводить до того, що нормальна структур-

но-функщоналъна орган!завдя хроматину не повнштю в1дновлюеть-ся, але для збереження загально! функционально! спрсможност! геному переходить до нового стану, не властивого для звичайних обставин. 6 пхдстави вважати, що саме в цьому 1 полягае рад1о-резистентн1сть нервово! клхтики. Враховуючи викладене 1 спираю-чись на отриман1 результата, можна сформулювати загальну кон-цепц!ю рад!ац!йного ураження геному нервових кл!тин за дП низьких доз гамма-рад1ацп. Отже:

- первинною рад1ащйною м1шенню е ядерний хроматин як цШсне структурно-функщональне утворення;

- хроматин мае високу рад1ащйну чутлив1сть, що поедну-еться а! значними компенсаторними можливостями;

- в!льнорадикальн1 ураження хроматину можуть бути ком-пенсован! за рахунок структурно-функЩонально! перебудови хроматину, що включае в себе не г!льки структуры! компонента (ДНК та г1стони), але й активтсть ядерних ферментхв;

- в результат! безпосередньо! дГ! гамма-квант!в 1 в б1лып п!знш! строки п!д час вторинно! активацП в1льнорадикальних процес1в виникае розбалансовайсть функщонально! спроможност! хроматину в щлому та окремих його складових ланок, що е причиною ст1йких рад!ац1йних уражень. Як правило, така розбалансова-шсть вже сама виступав як ендогенний ушкоджуючий фактор.

ВИСНОВКИ

1. Одноразове гостре опром!нення щур!в гамма-квантами за дози 0,5 - 1 Гр викликае динагачн! зм1ни матрично! активност! 1 просторово! орган1зац1! геному юйтин кори головного мозку: (1) - первинне ураження одраау Шсля опром!нення; (2) - фаза швидкого в1дновлення; (перша доба пгсля опром1нення); (3) -фаза повального в!дновлення (2-5 доба пгсля опромгяення); (4) ставдонарний стаб1льний стан (п!сля 5-о! доби пхсля оп-ром1нення).

2. ВнаслХдок прямого 1 опосередкованого променевого ураження (0,1 - 1 Гр) хроматин переходить до нового структур-но-функц!овального стану, (переважно щодо наднуклеосомних структурних р!вн1в), биосинтезу РНК та репарацП ДНК.

3. Шсля опром!нення в раннз. ( дв1 години) 1 в1ддален1 строки (30 д!б) просторова организация 1 матрична активтсть

хроматину не забезпечують достатнього р1вня бюсинтезу 61л-KiB. Стаб1льн1сть биосинтезу бигав забезпечуекься шляхом зменшення р!вня синтезу мРНК i в1дповадним збыьшенням рРНК.

4. В yci перходи п1сля опроманення рхвенъ репаративного синтезу ДНК значно гйдвищений. Спостер1гаеться зб1льшення числа масць Шщацп репарацН та зменшення довжини д1лянки ексцизП.

5. Продукта деградацП б1лк1в, в тому числа i рад1ац1йно! - середньомолекулярна пептиди, мають виражений генотоксичний ефект, що проявляеться за умов ix п1двицено! концентраацi. СМП здатн1 кооперативно зв'язуватись з ДНК хроматину i активно моди|цкувати його просторову оргаМзаацю. За тдвищених концентрад!й СМП знижують матричну активтсть геному: РНК-по-л1меразну активн!сть в середньому 20%, ДНК-пол1меразну актив-н1сть - на 40%.

6. Ядра КЛ1ТИН кори головного мозку мхстять гканиноспеци-ф1чну г!стон-специф1чну проте'1назу. Опроманення викликае зм1-ни к!нетичних параметр1в протеанази - зменшувться константа М1хаеласа та практично зникае властивють проте!нази iHri6y-ватись субстратом (Пстонами).

7. Ядра юйтин кори головного мозку мастять власн! антиоксид антн1 ферменти - супероксиддисмутазу, каталазу та глута-тюнредуктазу, яка за основними б1ох1м1чними характеристиками в1дм1нн1 в1д цитоплазматичних. Ферменти пцльно асощйован! з ДНК хроматину i розташован! переважно в транскрипщйно-активному хроматинi.

8. За дози опрсшнення 0,5 Гр 1 вище антиоксидантна система ядра не забезпечуе повноа нейтралазад!i продукт1в перок-сидацп, внасл!док чого в1д0уваеться п1двищення фонового рав-ня процесхв лероксидацП. 0пром1нення викликае розбалансуван-ня активност! СОД, КАТ i ГП, зниження активност1 ядерно! глу-тат1онредуктази i вм1сту в!дновленого глутатгону в ядра..

9. В модельних досладженнях на еритроцитах встановлено, ¡до за умов розбалансування активност1 антиоксидантних фермен-TiB в1дбуваеться Лнтенсивне ушкодження мембрани еритрощиав.

10. В д1апазон! доз 0,1-5 Гр основний дозо-залежний ефект опром1нення на структурно-функщональний стан хроматину ядер кл1тин кори головного мозку реал1зуеться за доз 0,25 - 1 Гр.

11. Опосередкована д!я радгацП на структурно-функщо-нальний стан хроматину клгтж кори головного мозку в б!льш nisHi строки теля опром!нення реал!зуеться через розбалансу-вання активностх антиоксидантних фермент!в, вЗльнорадикальну модиф1кац1ю компонентiв хроматину i зм!ну властивостей хроматину, зм1ну сп1вв!дношення компонент1в хроматину, зокрема ricTOHiB HI та Hl°; 3míhii властивостей гхстон-специфгчних протеЗназ; ендогенну 1нтоксикац1ю СМП.

СПИСОК 0ПУБЛ1К0ВАНЙХ ПРАЦЬ

1. Чернобыльская атомная электростанция - Славутич: медицинские аспекты // Бебешко В.Г., Носова А.В., Базыка Д.А. и др.-Киев: Вища школа, 1996.-367 с.

2. Храпунов С.Н., Протас А.Ф., Бердышев Г.Д. Белки хроматина. I. Биология гистонов // Молекулярная биология.-1984. -N37.-С.50-59.

3. Протас А.Ф., Храпунов С.Н., Бердышев Г.Д. Взаимодействие молекул гистонов HI в растворе // Укр.биохим. журн. -1986.-N5.-С.22-26.

4. Протас А.Ф., Чаяло П.П. Влияние низких доз внешнего гамма-облучения на структуру хроматина и активность гис-тон-специфических протеиназ клеток головного мозга крыс // Радиобиология.-1991.-N5.-С.733-738.

5. Протас А.Ф., Чаяло П.П. Выделение гистон-специфической протеиназы из ядер клеток мозга крыс // Укр. биохим. журн. -1991.-N5.-С.99-102.

6. Чаяло П.П., Протас А.Ф. Структура и свойства хроматина ядер клеток головного мозга крыс после гамма-облучения в дозе 1 Гр // Укр. биохим. журн.-1992.-N3.-С.34-38.

7. Чаяло П.П., Протас А.Ф. Изоферментный спектр лакгатде-гидрогеназы, малатдегидрогеназы, эстеразы и кислой фосфатазы клеток головного мозга крыс в разные сроки после внешнего гамма-облучения в дозе 1 Гр // Радиобиология.-1992.-N6.-С.815 -819.

8. Протас А.Ф., Чаяло П.П. Супероксиддисмутаза ядер клеток коры головного мозга крыс: выделение, свойства, влияние ионизирующей радиации // Укр. биохим. журн.-1993.-N2.-С.73-78.

9. Protas A.F. Superoxide dismutase of subjects exposed

to radioactivity following1 the Chernobil accident: alteration of activity and genetic predisposition // Program and Proseedings of Int. Symposium on Clinical Enzymology.- Lexington, USA.-1995.-P.47.

10. Протас А.Ф. Влияние низких доз облучения на синтез ДНК, РНК и белков в клетках коры головного мозга // Укр. би-ОХИМ. ясурн.-1995.-N5.-С.105-109.

11. Протас А.Ф. Влияние среднемолекулярных пептидов на структуру и матричную активность хроматина // Биополимеры и клетка.-1995.-N6.-C.62-68.

12. Протас А.Ф. Активность антиоксидантных ферментов и уровень свободнорадикальных процессов в ядрах клеток нейронов при низких дозах облучения // Биополимеры и клетка.-1996.-N3. -С.47-53.

13. Protas A.F. Nuclear forms of superoxide dismutase, catalase and peroxidase // Biopolymers and cells.-1996.-N4.-P. 61-64.

14. Протас А.Ф. Характеристика репарации ДНК в нейронах коры головного мозга крыс после г-облучения // Радиац. биология . Радиоэкология.-1997.-N3.-С.320-323.

15. Протас А.Ф. Влияние малых доз г-облучения на относительное содержание гистонов HI и Н1° в ядрах нейронов коры головного мозга крыс // Радиац. биология. Радиоэкология.-1997.-N3.-С.324-327.

16. Протас А.Ф. Сравнительный анализ структуры и свойств гистонов HI и Н1° // Биополимеры и клетка.-1997.-N3.-С.209-212.

АН0ТАД1Я

Протас О.Ф. Механ1зми порушень структурно-функадонального стану хроматину ядер кл!тин кори головного мозку за дп низь-ких доз 1он1зуючо1 рагЦацП. - Рукопис.

Дисертац1я на здобуття наукового ступеня доктора б1олог1ч-них наук за спещальн1стю 03.00.01 - рад1об1олоНя. - 1нсти-тут експериментально! патологи, онкологi'i та радюбюлогП iM. Р.е.Кавецького НАН Укршни, Укра1нський науково-досл!дний 1нститут онкологП i радЮлогП МОЗ Украши. КИ1в, 1998. ДисертаЩя присвячена досл1дженню д1! ниаьких доз 1он1зуючо1 paflia4ii на хроматин кл1тин кори головного мозку. Гамма-опро-

мхнення щур!в за доз 0,1 - 1 Гр змхнюб як загальний характер матричних npouecis, так х структурно-функдiональний стан хроматину кл1тин кори головного мозку. Зм1ни в матричн1й актив-ностх хроматину супроводжуються характерними зм1нами просто-poBo'i орган1заци хроматину. Частково руйнуються наднуклео-coMHi структури, зм!нюються властивост! та г!стоновий склад хроматину. Досл1джена генотоксична д1я середньомолекулярних токсичних пептид1в. Вперше вид!лено i дано 6ioxiMi4Hy характеристику ряду фермент1в, ¡до асощйован! з хроматином ('ric-тон-специф!чна протешаза, супероксиддисмутаза, катапаза та глутат!он-пероксидаза). Показано, що антиоксидантна система ядра е ефективною лише за доз нижче 0,5 Гр. Внасл1док первин-ного радхацхйного ураження ядерних структур та значних вто-ринних вхльнорадикальних процес1в, хроматин поступово переходить до нового структурно-функц1онального стану, в!дмхнного в1д норми.

Ключов1 слова: хроматин, центральна нервова система, опромхнення.

АННОТАЦИЯ

Протас А.Ф. Механизмы нарушений структурно-функционального состояния хроматина ядер клеток коры головного мозга при действии низких доз ионизирующей радиации. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени доктора биологических наук по специальности 03.00.01 - радиобиология. Институт експериментальной патологии, онкологии и радиобиологии им.Р.Е.Кавецкого HAH Украины, Украинский научно-исследовательский институт онкологии и радиологии МЗ Украины. Киев, 1998.

Дисертация посвящена исследованию действия низких доз ионизирующей радиации на хроматин клеток коры головного мозга. Гамма-облучение крыс в диапазоне доз 0,1 - 1 Гр изменяет как общий характер матричных процессов, так и структурно-функциональное состояние хроматина клеток коры головного мозга. Изменения матричной активности сопровождаются характерными изменениями пространственной организации хроматина. Частично разрушаются наднуклеосомные структуры, изменяются свойства и гистоновый состав хроматина. Исследованы генотоксические свойства среднемолекулярных токсических пептидов. Впервые выделены и охарактеризованы ряд ферментов, ассоциированных с хроматином (гистон-специфическая протеинааа, супероксиддисму-

таза, каталаза и глутатион-пероксидаза). Показано, что антиок-сидантная система ядра является эффективной только при дозах ниже 0,5 Гр. Вследствие первичного радиационного повреждения ядерных структур и значительных вторичных свободнорадикальных процессов, хроматин постепенно переходит в новое структурно-функциональное состояние, отличное от нормы.

Ключевые слова: хроматин, центральная нервная система, облучение.

SUMMARY

Protas A.F. The mechanisms of chromatin of brain cortex cell structure and function disorders following' low-dose gamma-irradiation. - Manuscript.

Thesis for the scientific degree of Doctor of Biological Science on a speciality 03.00.01 - radiobiology. R.E.Kavetsky Institute of Experimental Pathology, Oncology and Radiobiology of National Academy of Sciences of Ukraine, Institute of Oncology and Radiology of Health Care of Ukraine, Kyiv, 1998.

The dissertation is devoted to study effects of low-dose irradiation on a chromatin of brain cortex cells. Gamma-irradiation of rats with 0,1 - 1 Gy causes changes in brain cortex cells chromatin template activity as well as high-order structure. The supranucleosomal structures are destroyed partially. It is a result of changes of chromatin properties and histone composition. The genotoxic properties of medium-sized-peptides had been studied. The chromâtin-bounded proteins were purified and studied in first time: histone-specific proteinase, superoxide dismutase, catalase and gluthathione peroxidase. It was showed, that nuclear antioxidant system is sufficient under 0,5 Gy only. The primary radiation damage and secondary free-radical processes cause the transition of chromatin to the new structural and functional state, which is quite other than normal one.

Key words: chromatin, central nervous system, irradiation.

/