Биохимия - Химические реакции в живой клетке Том 3 - Д. Мецлер 1980
Свет в биологии
Фотохимия
Фотохимические реакции, в которых участвуют основания нуклеиновых кислот
Фотохимические превращения пуринов и пиримидинов приобретают особую важность в связи с высокими значениями молярной экстинкции нуклеиновых кислот. Это означает, что свет с высокой вероятностью, поглощается этими молекулами и может вызывать фотохимические реакции, приводящие к мутациям [72, 73]. И пиримидины, и пурины1) претерпевают целый ряд фотохимических превращений, но обычно наибольший вклад в повреждения нуклеиновых кислот дают лишь два типа реакций с участием пиримидинов. Одна из них — фотогидратация, особенно легко протекающая для цитидина:
Все же пурины примерно в десять раз менее чувствительны, чем пиримидины.
Эта реакция является фотохимическим аналогом гидратации a,ß-ненасыщенных карбоновых кислот (реакция типа 2В). Фотогидратации подвержены и производные урацила.
Второй, более важной реакцией является фотодимеризация тимина (а также урацила):
При этом образуется целый ряд стереоизомеров, в основе которых лежит циклобутановая структура. Фотодимеры с указанной выше структурой преобладают при облучении замороженных растворов тимина. Важным следствием фотодимеризации тимина является то, что циклобутановые димеры блокируют репликацию ДНК. Этим в основном и объясняется летальное и мутагенное действие ультрафиолетового излучения на живые организмы. Дело принимает настолько серьезный; оборот, что клетки используют специальный механизм выщепления тиминовых димеров из молекулы ДНК (гл. 15, разд. 3,2).
Много лет назад было сделано одно любопытное наблюдение. Бактерии, получившие летальную дозу УФ-света, выживали, если сразу вслед за этим их облучали видимым светом или ближним ультрафиолетом. 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 обращает реакцию (13-23). Фермент присутствует в клетках в таком небольшом количестве, что исследовать механизм катализируемого им: таинственного ферментативного процесса пока не удается. Однако в его важной роли сомневаться не приходится, так как фотореактивирующие ферменты обнаружены почти у всех организмов, включая животных.