Особливості дії фізичних мутагенів

В даний час відомо безліч найрізноманітніших мутагенів. Розглянемо механізм дії деяких з них. До фізичних мутагенів належать: усі види іонізуюче випромінювання (альфа-, бета-, гамма-, нейтронне і рентгенівське випромінювання, протони, нейтрони тощо), короткохвильове ультрафіолетове випромінювання, НВЧ-випромінювання, дія екстремальних температур. Дія іонізуючого випромінювання засновано на іонізації компонентів цитоплазми і ядерного матриксу. При іонізації виникають високоактивні хімічні речовини (наприклад, вільні радикали), які різним чином діють на клітинні структури. Розглянемо найбільш вивчені механізми мутагенного впливу іонізуючого випромінювання. 1. Безпосередній вплив часток з високою енергією на ДНК, що призводить до її розривів: одиночним (під впливом гамма-квантів, рентгенівських променів) або множинних (під впливом альфа-часток, нейтронного випромінювання). Це універсальний механізм виникнення хромосомних перебудов на всіх стадіях клітинного циклу, але він діє дуже грубо - зазвичай клітини втрачають здатність до нормального поділу і гинуть. До розривів ДНК призводить і ультрафіолетове опромінення. 2. Опосередковане вплив іонізуючого факторів пов'язане з порушенням структури ферментів, контролюючих реплікацію, репарацію і рекомбінацію ДНК. Цей механізм найбільш ефективно діє на синтетичній стадії інтерфази. При великих дозах мутагенів клітини гинуть. (Оскільки ракові клітини діляться безперервно, то опромінення є універсальним засобом придушення розвитку метастазів при онкологічних захворюваннях - безперервно діляться ракові клітини більш уразливі, ніж повільно проліферуючі або непроліферірующіе нормальні клітини.) Опосередкований вплив іонізуючих факторів індукує найрізноманітніші генні і хромосомні мутації. При опосередкованому дії іонізуючих факторів їх мутагенний ефект може бути знижений за допомогою спеціальних речовин - радіопротекторів. До радіопротектора відносяться різні антиоксиданти, які взаємодіють з продуктами іонізації. У той же час, мутагенний ефект може бути посилений, наприклад, висока температура підвищує мутагенний ефект радіації. Особливості мутагенної дії ультрафіолетових променів. ДНК інтенсивно поглинає жорсткий ультрафіолет з довжиною хвилі ≈ 254 нм. Основним продуктом є утворення нуклеотидних димерів: два нуклеотиду, розташованих поруч в одному ланцюзі ДНК, «замикаються» самі на себе, утворюючи пари «тимін-тимін» і «тимін-цитозин». При реплікації ДНК навпроти такої пари в добудовується ланцюги можуть стати два будь-яких нуклеотиду, тобто принцип комплементарності не виконується. Ультрафіолетове світло - це порівняно м'який мутаген, тому його широко використовують в селекції рослин, опромінюючи проростки. 4.Особливості мутагенної дії екстремальних температур.Власний мутагенний ефект екстремальних температур не доведений. Однак дуже низькі або дуже високі температури порушують розподіл клітини (виникають геномні мутації). Екстремальні температури посилюють дію інших мутагенів, оскільки знижують ферментативну активність репараційних систем.