Фотохимические реакции при электронно-возбуденных состояниях пиримидиновых оснований

Раскрытие механизмов мутаций в таких биологически важных молекулах, какими являются молекулы нуклеиновых кислот, исключительно важно и не нуждается в особых обоснованиях. Облучение ДНК УФ-светом приводит к мутациям. В целях выяснения механизма реакций фотодимеризации пуриновых и пиримидиновых оснований, происходящих в ДНК проведены исследования более простых модельных систем. В работе изучали механизм образования димеров тимина в замороженных до температуры жидкого азота водных растворах при их облучении УФ-светом. Фотохимические превращения оснований нуклеиновых кислот, в том числе и тимина, зависят от присутствия добавок в замороженных растворах, механизм действиякоторых до конца не ясен. Например, в присутствии нафталина (1,5−10−4 М) наблюдается увеличение выхода димеров на 15% и снижение на 75% в присутствии ацетона (5−10 4 М) в замороженном водном растворе тимина (3−10 3 М). По мнению авторов, в процессе фотодимеризации тиминаучаствует синглетное состояние тимина, а наблюдающиеся сенсибилизацияи ингибирование выхода димера обусловлены влиянием нафталина и ацетона на это состояние.

В отличие от белков, в нуклеиновых кислотах фотоионизация азотистых оснований происходит только при поглощении двух квантов УФ-света. Такие двухквантовые реакции удается наблюдать при использовании высокоинтенсивного импульсного лазерного УФ-излучения. При относительно низких же интенсивностях УФ-света основными фотохимическими реакциями, в которые вступают основания нуклеиновых кислот, являются реакции фотоприсоединения — димеризация, гидратация и образование (6−4) пиримидиновых аддуктов.

При облучении фагов и плазмид биологически активный свет поглощается преимущественно нуклеиновыми кислотами. Основная фотохимическая реакция, приводящая к их гибели, — образование пиримидиновых димеров и в первую очередь димеров тимина. У РНК-со-держащих вирусов определенный вклад в и нактивацию вносят также фотогидраты оснований. Вероятность образования димеров между пиримидиновыми основаниями ДНК зависит от природы соседних оснований. Димерообразование подавлено в бактериальных спорах, в сухой ДНК и замороженных растворах ДНК. Этот процесс подавляется также связыванием интеркаляционных красителей.