Губительным для ДНК является весь ближний ИК-диапазон излучения
Рис. 1. Разные варианты пространственной организации плазмидной ДНК позволяют обнаружить разрыв нитей. Цельная суперскрученная молекула ДНК (слева) при разрыве одной нити превращается в расслабленную (в центре), а при двойном разрыве — в линейную (справа). Рисунок из статьи A. Travers, G. Muskhelishvili, 2005. DNA supercoiling — a global transcriptional regulator for enterobacterial growth?
|
Воздействие радиации на ДНК
Physical Review Letters появилась статья, сообщающая о новых и несколько неожиданных аспектах того, как инфракрасное излучение большой мощности разрушает молекулы ДНК. Не исключено, что эта работа потребует пересмотра критериев того, какие мощности на каких длинах волн в ИК-диапазоне должны считаться безопасными для здоровья.
напрямую
В общем, молекулярные механизмы биологического эффекта радиации оказались чрезвычайно сложными; современное состояние дел для низкоэнергетических электронов описано в обзоре 2011 года.
Роль гидроксил-радикалов
2O*) и ионизированных (H2O+) молекул воды, которые затем сталкиваются друг с другом и обмениваются протоном: H2O* + H2O+ → OH + H3O+
 
Рис. 2.Электрофорезное определение пространственной конфигурации плазмидной ДНК. Три разных формы движутся с разной скоростью под действием электрического поля. По относительной яркости полосок можно определить процент ДНК каждой формы. На фотографиисправа показано, что до облучения (−) почти вся ДНК находится в сверхспиральном состоянии, а после облучения (+) переходит в другие формы. Изображение из обсуждаемой статьи
|
Чтобы это описание не казалось чистым теоретизированием, полезно пояснить, на примере той работы 2011 года и новой статьи, как экспериментаторы вообще выясняют, какой процент молекул ДНК испытывает разрывы и что в этом виновато — электроны или OH-радикалы.
2. Такое сильное электрическое поле в фокусе луча дополнительно разгоняет электроны, образовавшиеся при поглощении фотонов, а также стимулирует образование OH-радикалов.
Рис. 3.Конфигурации плазмидной ДНК pBR322 до облучения (−) и после облучения (+). Слева: облучение на длине волны 1,35 мкм, справа: на длине волны 2,2 мкм. Черным, красным и синим цветами показаны исходная (сверхспиральная), расслабленная и линейная конфигурации, соответственно. Изображение из обсуждаемой статьи
|
Обычно считается правдоподобным, что чем более длинноволновое излучение мы используем, тем слабее — при фиксированной мощности — должны быть вызванные им эффекты, поскольку энергия отдельных фотонов становится меньше. Результаты новых экспериментов полностью противоречат этому предположению. Выяснилось, что излучение на длинах волн 1,35 мкм и 2,2 мкм разрушают ДНК сильнее, чем в предыдущих экспериментах с ближним ИК-светом. После трех минут облучения практически вся сверхспиральная ДНК в образце получила разрывы по крайней мере в одной нити (рис. 3). Более того, на 2,2 мкм существенная доля всех ДНК получает двойной разрыв и становится линейной (именно этот факт и подчеркивается на рис. 2 и 3).
раскручивают OH-радикалы (эти радикалы переходят во вращательно-возбужденные состояния). Такие вращающиеся молекулы сильнее воздействуют на остов молекулы ДНК и более эффективно разрезают нити. Два близких столкновения ДНК с вращающимися OH-радикалами становятся более вероятными и приводят к полному разрыву ДНК.
Источник: A. K. Dharmadhikari et al., DNA Damage by OH Radicals Produced Using Intense, Ultrashort, Long Wavelength Laser Pulses // Physical Review Letters 112, 138105 (2014).
Игорь Иванов
Комментарии
Отправить комментарий