Окисление АФК ДНК (геномных структур)
Около 20 типов окисленных форм молекул ДНК было обнаружено. Чувствительный анилитический метод с использованием 8- гидроксидеоксигуанозина (8-ОНdG) для выявления окисленных молекул ДНК позволяет исследование реакций окислений ДНК in vivo. В работе ( Fraga et al. 1990 ) оценили количество 8-OHdG в тотальных препаратах ДНК, выделенных печени, мозга, почек, кишечника и семенников крыс различных возрастов. Уровень нарушений ДНК колебался от 8 до 83 остатков/1000000 деоксигуанозина и возрастал с возрастом в печени, почках и кишечнике, но не в мозге и семенниках.
Нарушения митохондриальной ДНК привлекает внимание по нескольким причинам.
1) Т.к. митохондрия является основным источником свободных радикалов, производных кислорода ( АФК ), ДНК постоянно подвергается высокому уровню их воздействия.
2) Митохондрия плохо обеспечена механизмами репарации ДНК
3) Митохондриальная ДНК является мишенью многих химических канцерогенов.
Повреждения в деоксирибонуклеиновой кислоте могут быть вызваны различными процессами, включая внешние факторы, такие как радиация и химические воздействия, а также внутренние факторы, такие как свободные радикалы производные кислорода . В данный момент нет количественного метода оценки вклада того или иного фактора в повреждение ДНК. Повреждения , вызванные .ОН, могут быть как изменениями оснований , так и разрывами цепи. Основная информация о повреждении ДНК свободными радикалами получена из радиационной химии . Из основных компонентов ДНК наиболее чувствительны к воздействию .ОН тимины и цитозины, затем аденин, гуанин и деоксирибозный остаток. Необходимо также отметить, что чувствительность ДНК к окислительному повреждению зависит от того, входит ли ДНК в комплекс или является индивидуальной молекулой . Двойная спираль ДНК, например, более устойчива к окислению, чем изолированная ДНК ( Dizdaroglu 1985 ).
Молекула ДНК может повреждаться напрямую, в основном - гидроксид-радикалом и (в гораздо меньшей степени) супероксид-анионом кислорода. Гидроксид-радикал ОН* может действовать на пуриновые и пиримидиновые основания, а также на остатки рибозы и дезоксирибозы.
Супероксид-анион обладает избирательным действием, взаимодействуя с гуаниновыми основаниями , в результате чего образуются их разнообразные окисленные производные, в том числе и конечный продукт окисления гуаниновых оснований, 7,8-дигидро-8-гидроксигуанозин .
Радикалы, образующиеся при перекисном окислении липидов ( ПОЛ ), также повреждают молекулы ДНК ( Rodriguez et al., 1995 ).
В ряде экспериментов было показано, что митохондриальная ДНК ( мтДНК ) подвергается окислительному действию АФК даже в большей степени, чем ядерная, так как она находится в непосредственной близости от источников АФК и не защищена гистонами ( Finkel and Holbrook, 2000 ; Barja G. and Herrero A., 2000 ).
При взаимодействии перекиси водорода , образующейся в дыхательной цепи, с ионами Fe2+ и Сu2+ , которые присутствуют в митохондриальных мембранах, образуется гидроксид-радикал , который и повреждает мтДНК. Она может повреждаться также и при действии перекиси водорода, образующейся в моноаминооксидазной реакции ( Cadenas and Davies, 2000 ). Повреждение мтДНК приводит к неправильному синтезу компонентов дыхательной цепи, вследствие чего нарушается дыхательной цепи митохондрий и усиливается утечка супероксид-аниона.
Повреждение ДНК происходит и в результате действия эндонуклеаз , которые активируются при повышении концентрации внутриклеточного Ca2+ , наблюдаемом в ходе окислительного стресса.
В результате действия АФК на молекулу ДНК возникают хромосомные аберрации , которые представляют собой нарушения структуры хромосомы ( Дурнев и Середенин, 1999 ).
