Влияние ионизирующего излучения на структурную организацию хроматина печени крыс разного возраста

Белых крыс линии Вистар двух возрастных групп ( 6–8 месяцев, взрослые и 26–28 месяцев, старые) подвергали рентгеновскому облучению в дозе 2 Гр и брали в опыт через 1ч и 4 сут после облучения. Была исследована динамика выхода экстрагируемых низкосолевым буфером фрагментов хроматина (ПДН) из ядер пече...

Повний опис

Збережено в:

Бібліографічні деталі
Дата:	1996
Автори:	Мозжухина, Т.Г., Литошенко, А.Я.
Формат:	Стаття
Мова:	Russian
Опубліковано:	Інститут молекулярної біології і генетики НАН України 1996
Назва видання:	Биополимеры и клетка
Онлайн доступ:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/154097
Теги:	Додати тег Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:	Влияние ионизирующего излучения на структурную организацию хроматина печени крыс разного возраста / Т. Г. Мозжухина* А.Я. Литошенко // Биополимеры и клетка. — 1996. — Т. 12, № 4. — С. 65-72. — Бібліогр.: 24 назв. — рос.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-154097
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-1540972020-11-19T15:00:00Z Влияние ионизирующего излучения на структурную организацию хроматина печени крыс разного возраста Мозжухина, Т.Г. Литошенко, А.Я. Белых крыс линии Вистар двух возрастных групп ( 6–8 месяцев, взрослые и 26–28 месяцев, старые) подвергали рентгеновскому облучению в дозе 2 Гр и брали в опыт через 1ч и 4 сут после облучения. Была исследована динамика выхода экстрагируемых низкосолевым буфером фрагментов хроматина (ПДН) из ядер печени в условиях активации Са²⁺, Mg²⁺-эндонуклеазы, а также характеристики фракций репрессированного (РХ), транскрипционноактивного (АХ) и прочно связанного с матриксом (MX) хроматина. Показано, что при старении в ядрах печени крыс увеличивается содержание ПДН, экстрагируемых низкосолевым буфером в «нулевое время». Вследствие облучения этот показатель также увеличивается в ядрах печени взрослых крыс через 4 сут, старых–уже через 1 ч. Скорость выхода ПДН, расщепляемых эндонуклеазой, увеличена у старых интактных животных по сравнению со взрослыми и изменяется после облучения только в этой возрастной группе. Относительное количество РХ увеличено в ядрах старых интактных животных по сравнению со врослыми и в ядрах облученных животных по сравнению с интактными. Полученные результаты указывают на определенное сходство возрастных и радиоиндуцированных преобразований хроматина печени, а также на большую чувствительность хроматина печени старых животных к действию ионизирующей радиации. Білих щурів лінії Вістар двох вікових груп (6–8 міс., дорослі та 26–28 міс., старі) піддавали рентгенівському опроміненню у дозі 2 Гр і брали в дослід через 1 год і 4 доби після опромінення. Було досліджено динаміку виходу екстрагованих низько сольовим буфером фрагментів хроматину (ПДН) із ядер печінки за умови активації Са²⁺, Mg²⁺-ендонуклеази, а також характеристики фракцій репресованого (РХ), транскрипційно активного (АХ) та міцно зв'язаного з матриксом (MX) хроматину. Показано, що за старіння у ядрах печінки щурів зростає вміст ПДН, які екстрагуються низькосольовим буфером у «нульовий час». Внаслідок опромінення цей показник також збільшується у ядрах печінки дорослих щурів через 4 доби, старих–уже черех 1 год. Швидкість виходу ПДН, які розщеплюються ендонуклеазою, збільшена у старих інтактних тварин порівняно з дорослими і змінюється після опромінення лише у цій віковій групі. Відносна кількість РХ збільшена у ядрах старих інтактних тварин у порівнянні з дорослими і в ядрах опромінених тварин у порівнянні з інтактними. Отримані результати вказують на схожість вікових та радіоіндукованих перетворень хроматину печінки, а також на більшу чутливість хроматину печінки старих тварин до дії іонізуючої радіації. Wistar adult (6–8mo) and old (26–28mo) rats were irradiated withX-rays at a dose of 2Gy. The kinetics of release of chromatin fragments (CF) extracted by low-salt buffer from liver nuclei at Ca²⁺, Mg²⁺-endonuclease activation, and the features of repressed (RC), transcriptionally active (AC) and matrix-bound (MC) chromatin fractions were evaluated in 1 h and 4 days after irradiation. At «zero time» of endonuclease activation, the content of extracted CF increased in nuclei of intact old rats as compared with adult ones. There was an increase of this parameter in the liver nuclei of adult and old rats in 4 days and 1 h after irradiation accordingly. The release rate of CF cleavaged by activated endonuclease increased in the nuclei of old intact rats in comparison with adult animals, and changes of this rate were observed after the irradiation only in old rat nuclei. The relative amount of RC was greater both in nuclei of intact old animals and in nuclei of irradiated rats. These data testify to the resemblance of age-associated and X-ray-induced reorganization ofchromatin structure and indicate the increased susceptibility of liver chromatin of old rats to ionizing irradiation. 1996 Article Влияние ионизирующего излучения на структурную организацию хроматина печени крыс разного возраста / Т. Г. Мозжухина* А.Я. Литошенко // Биополимеры и клетка. — 1996. — Т. 12, № 4. — С. 65-72. — Бібліогр.: 24 назв. — рос. 0233-7657 DOI: http://dx.doi.org/10.7124/bc.00043B http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/154097 576.312.381:612.35.014.481 ru Биополимеры и клетка Інститут молекулярної біології і генетики НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Russian
description	Белых крыс линии Вистар двух возрастных групп ( 6–8 месяцев, взрослые и 26–28 месяцев, старые) подвергали рентгеновскому облучению в дозе 2 Гр и брали в опыт через 1ч и 4 сут после облучения. Была исследована динамика выхода экстрагируемых низкосолевым буфером фрагментов хроматина (ПДН) из ядер печени в условиях активации Са²⁺, Mg²⁺-эндонуклеазы, а также характеристики фракций репрессированного (РХ), транскрипционноактивного (АХ) и прочно связанного с матриксом (MX) хроматина. Показано, что при старении в ядрах печени крыс увеличивается содержание ПДН, экстрагируемых низкосолевым буфером в «нулевое время». Вследствие облучения этот показатель также увеличивается в ядрах печени взрослых крыс через 4 сут, старых–уже через 1 ч. Скорость выхода ПДН, расщепляемых эндонуклеазой, увеличена у старых интактных животных по сравнению со взрослыми и изменяется после облучения только в этой возрастной группе. Относительное количество РХ увеличено в ядрах старых интактных животных по сравнению со врослыми и в ядрах облученных животных по сравнению с интактными. Полученные результаты указывают на определенное сходство возрастных и радиоиндуцированных преобразований хроматина печени, а также на большую чувствительность хроматина печени старых животных к действию ионизирующей радиации.
format	Article
author	Мозжухина, Т.Г. Литошенко, А.Я.
spellingShingle	Мозжухина, Т.Г. Литошенко, А.Я. Влияние ионизирующего излучения на структурную организацию хроматина печени крыс разного возраста Биополимеры и клетка
author_facet	Мозжухина, Т.Г. Литошенко, А.Я.
author_sort	Мозжухина, Т.Г.
title	Влияние ионизирующего излучения на структурную организацию хроматина печени крыс разного возраста
title_short	Влияние ионизирующего излучения на структурную организацию хроматина печени крыс разного возраста
title_full	Влияние ионизирующего излучения на структурную организацию хроматина печени крыс разного возраста
title_fullStr	Влияние ионизирующего излучения на структурную организацию хроматина печени крыс разного возраста
title_full_unstemmed	Влияние ионизирующего излучения на структурную организацию хроматина печени крыс разного возраста
title_sort	влияние ионизирующего излучения на структурную организацию хроматина печени крыс разного возраста
publisher	Інститут молекулярної біології і генетики НАН України
publishDate	1996
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/154097
citation_txt	Влияние ионизирующего излучения на структурную организацию хроматина печени крыс разного возраста / Т. Г. Мозжухина* А.Я. Литошенко // Биополимеры и клетка. — 1996. — Т. 12, № 4. — С. 65-72. — Бібліогр.: 24 назв. — рос.
series	Биополимеры и клетка
work_keys_str_mv	AT mozžuhinatg vliânieioniziruûŝegoizlučeniânastrukturnuûorganizaciûhromatinapečenikrysraznogovozrasta AT litošenkoaâ vliânieioniziruûŝegoizlučeniânastrukturnuûorganizaciûhromatinapečenikrysraznogovozrasta
first_indexed	2025-07-14T05:38:43Z
last_indexed	2025-07-14T05:38:43Z
_version_	1837599580756115456
fulltext	ISSN 0233-7657. Биополимеры и клетка. 1996. Т. 12. № 4 Влияние ионизирующего излучения на структурную организацию хроматина печени крыс разного возраста Т. Г. Мозжухина, А. Я- Литошенко Институт геронтологии АМН Украины 254114, Киев, ул. Вышгородская, 67 Белых крыс линии Вистар двух возрастных групп ( 6—8 месяцев, взрослые и 26—28 месяцев, старые) подвергали рентгеновскому облучению в дозе 2 Гр и брали в опыт через 1чи4 сут после облучения. Была исследована динамика выхода экстра- гируемых низкосолевым буфером фрагментов хроматина (ПДН) из ядер печени в условиях активации Са2+, Mg-эндонуклеазы, а также характеристики фракций репрессированного (РХ), транскрипционноактивного (АХ) и прочно связанного с матриксом (MX) хроматина. Показано, что при старении в ядрах печени крыс увеличивается содержание ПДН, экстрагируемых низкосолевым буфером в «нуле- вое время». Вследствие облучения этот показатель также увеличивается в ядрах печени взрослых крыс через 4 сут, старых—уже через 1 ч. Скорость выхода ПДН, расщепляемых эндонуклеазой, увеличена у старых интактных животных по сравнению со взрослыми и изменяется после облучения только в этой возрастной группе. Относительное количествоРХувеличено в ядрах старых интактных жи- вотных по сравнению со врослыми и в ядрах облученных животных по сравнениию с интактными. Полученные результаты указывают на определенное сходство возрастных и радиоиндуцированных преобразований хроматина печени, а также на большую чувствительность хроматина печени старых животных к действию ионизирующей радиации. Введение. Согласно существующим представлениям, процесс старения и радиобиологические эффекты реализуются по механизму свободно-ради- кального повреждения генетических структур (модификация оснований, индукция одно- и двунитчатых разрывов ДНК, появление щелочелабиль- ных сайтов ДНК, образование сшивок ДНК — белок и ДНК — ДНК и т. д.) [1—4]. Эти повреждения вызывают конформационные изменения в надмо- лекулярной структуре хроматина и соответственно модификацию его гене- тической функции [5—7]. Структурные изменения хроматина, определяющие его функциональ- ное состояние, могут быть исследованы с помощью гидролиза эндонуклеа- зами, скорость которого зависит как от сродства последних к тем или иным сайтам ДНК хроматина, так и от доступности этих сайтов. Другой подход — анализ относительного содержания фракций хроматина, различающихся по структурной организации и функциональной активности. В настоящей работе были применены оба подхода для исследования возрастных особен- ностей структурной организации хроматина клеток печени крыс и влияния на нее ионизирующей радиации в условиях облучения всего организма животных (whole-body exposure). Correspondence address. © Т. Г. МОЗЖУХИНА, А. Я. ЛИТОШЕНКО, 1996 65 МОЗЖУХИНА Т. Г., ЛИТОШЕНКО А. Я. Материалы и методы. В работе использовали белых крыс-самок линии Вистар двух возрастных групп: 6—8 месяцев (взрослые) и 26—28 месяцев (старые), которые находились в стандартынх условиях содержания вивария. Животных облучали на приборе РУМ-17 в дозе 2 Гр (мощность дозы 0,87 Гр/мин, 15 мА, 180 кВ, фокусное расстояние 40 см, фильтры Си 0,5+А1 1,0) и декапитировали через 1 ч и 4 сут после облучения. Выделение и очистка ядер. Печень крыс промывали и гомогенизирова- ли в 0,25 М STMK (0,25 М сахароза, 50 мМ трис-HCl, рН 7,5, 25 мМ КС1, 5 мМ MgCl2, 0,5 мМ PMSF). Гомогенат фильтровали через четыре слоя марли и центрифугировали 5 мин при 1000 g в рефрижераторной центри- фуге. Супернатант сливали, а неочищенный осадок ядер дважды промывали 1 %-м раствором тритона Х-100 в 0,25 М STMK и дважды — STMK. Аликвоту ядер отбирали для определения ДНК спектрофотометрически при 260 нм из расчета 1 ОЕ - 40 мкг ДНК. Гидролиз ядер Са2+, Mg2+-зависимой эндонуклеазой. Ядра ресуспенди- ровали в STMK до концентрации ДНК 200 мкг/мл, добавляли СаС12 до конечной концентрации 2 мМ и инкубировали при 16 °С. Аликвоты отбирали через 0, 10, 20 и 30 мин, помещали в лед, разводили в 4—5 раз STMK и центрифугировали (10 мин при 1000 g). Скорость гидролиза рассчитывали по количеству ДНК, экстрагируемой из ядер в составе ПДН (полидезоксинуклеотидов) раствором с низкой ионной силой (0,01 xSSC) и выражали в процентах от тотальной ДНК ядер в инкубационной смеси. Фракционирование хроматина. Хроматин фракционировали по тради- ционно используемому нами методу [8 ], позволяющему разделить фракции хроматина: конденсированного, обогащенного репрессированными последо- вательностями (РХ), деконденсированного, обогащенного активно транскри- бируемыми последовательностями (АХ), и прочно связанного с ядерным матриксом и ядерной мембраной (MX). Содержание ДНК и белка во фракциях хроматина определяли спектрофотометрически [9], соотношение фракций рассчитывали в процентах по общему содержанию ДНК в каждой из фракций. Результаты обрабатывали статистически с использованием критерия Стьюдента. Скорость гидролиза хроматина Са2+, Mg^-эндонуклеазой оценивали по приросту продуктов гидролиза, вычитая их количество в «нулевой точке». Среднюю скорость гидролиза и оценку значимости различий кривых опре- деляли с помощью регрессионного анализа. Результаты и обсуждение. На первом этапе работы была изучена динамика расщепления хроматина интактных и облученных крыс активиро- ванной Са2+, М^+-зависимой эндонуклеазой. После облучения животных брали в опыт через 1 ч, т. е. после завершения первой волны репарации [10], и через 4 сут после полного завершения восстановительных процессов [11 ]. При анализе полученных результатов обращает на себя внимание, что уже в «нулевое» время, т. е. до начала инкубации ядер, количество экстрагируемых низкосолевым буфером фрагментов хроматина (в радиоби- ологической литературе их обозначают как ПДН [12]) в исследуемых препаратах ядер существенно зависит от возраста и изменяется под влияни- ем облучения животных. Из данных, приведенных на рис. 1, видно, что в ядрах печени интактных старых крыс количество ПДН существенно боль- ше, чем у взрослых животных (р < 0,02). Возрастные различия обнаружи- ваются и под влиянием облучения: у взрослых крыс содержание ПДН через 1 ч после облучения не отличается от уровня интактных, а через 4 сут превышает этот уровень в 1,5 раза (р < 0,001), тогда как у старых крыс этот показатель увеличивается уже через 1 ч после облучения (р < 0,05) и через 4 сут превышает уровень интактного контроля в 1,3 раза (р < 0,05). 66 ВЛИЯНИЕ ИЗЛУЧЕНИЯ НА СТРУКТУРНУЮ ОРГАНИЗАЦИЮ ХРОМАТИНА Рис. 1. Содержание ПДН, экстра- гируемых буфером низкой ионной силы, в ядрах печени взрослых (а) и старых (б) крыс: 1 — интактные животные; 2, 3 — через 1 ч и 4 сут после облучения соответственно; статистически значимые возраст- ные () и радиоиндуцированные (+) различия Возрастные различия в содержании ПДН в ядрах клеток печени интактных животных в «нулевой точке» могут быть обусловлены возраст- ными изменениями как эндонуклеазной активности, так и конформации хроматина. В контрольных экспериментах (результаты не приведены) возрастных изменений активности Са2+, Mg^-зависимой эндонуклеазы не обнаружено. Поэтому можно полагать, что различия в содержании ПДН обусловлены главным образом изменениями конформации хроматина. В исследованиях с применением различных методических подходов было показано, что при старении увеличивается количество как поперечных сшивок ДНК — ДНК и ДНК — белок, усиливающих компактизацию хро- матина, так и одно- и двунитчатых разрывов в молекулах ДНК, вследствие чего изменяется соотношение транскрипционно активной и репрессирован- ной фракций хроматина в сторону преобладания последней и происходит перераспределение последовательностей ДНК ряда генов между этими фракциями [6, 13, 14]. Таким образом, зависимая от возраста компактиза- ция хроматина сопровождается его фрагментацией, что и обусловливает более высокий уровень ПДН в ядрах печени интактных старых крыс по сравнению со взрослыми (см. рис. 1). В ряде исследований было установлено, что под влиянием облучения в клетках печени крыс модифицируются структуры хроматина. Эта модифи- кация происходит вследствие гидролиза октамера гистонов и гистона HI активированными ионизирующим излучением протеиназами, которые вхо- дят в состав ядерного матрикса. Эти же протеиназы играют существенную роль в активации эндогенной Са2+, Mg^-зависимой эндонуклеазы [15, 16]. Существенным следствием действия ионизирующего излучения является также нарушение метаболических процессов в клетках, ведущее к измене- нию концентраций низкомолекулярных соединений и, в частности, ионов Са2+, что также рассматривается как механизм, запускающий пострадиаци- онную активацию ядерных нуклеаз [17], о чем свидетельствует появление в препаратах надмолекулярного комплекса ДНК печени крупноразмерных фрагментов (104 к Да) [18]. Очевидно, обнаруженное в настоящем исследовании увеличение содер- жания ПДН в ядрах клеток печени взрослых (через 4 сут после облучения) и старых (через 1 ч и 4 сут после облучения) крыс является следствием радиоиндуцированной активации эндогенных нуклеаз. Более ранние прояв- ления этого эффекта в ядрах старых животных могут быть обусловлены как наличием предшествующих повреждений, о чем упоминалось выше, так и 67 МОЗЖУХИНА Т. Г., ЛИТОШЕНКО А. Я. Рис. 2. Динамика выхода растворимых ПДН из ядер печени взрослых (а) и ста- рых (б) крыс в условиях „ 2+ . . 2+ активации Са , Mg -эндо- нуклеазы: 1 — интактные животные; 2, 3 — через 1 ч и 4 сут после облучения со- ответственно; статистически значимые возрастные (+) и радиоиндуцированные (•) различия снижением в старости активности репарации [19, 20] и антиоксидантной защиты [21 ]. Анализ динамики выхода ПДН из ядер клеток печени в условиях активирования Са2+, Mg^-эндонуклеазы (рис. 2) позволил обнаружить возрастные и вызванные облучением различия в характере переваривания хроматина. Так, скорость эндонуклеолиза в изолированных ядрах печени интактных старых крыс достоверно (на 19 %, р < 0,05 ) выше, чем в ядрах взрослых животных. Через 1 ч после облучения в ядрах печени взрослых животных отмечается статистическая тенденция (0,05 > р > 0,1) к сниже- нию скорости гидролиза хроматина, а через 4 сут скорость гидролиза не отличается от таковой у интактных крыс. В то же время скорость эндонук- леолиза хроматина в ядрах старых крыс через 1 ч после облучения снижается почти вдвое по сравнению с интактными животными и через 4 сут не возвращается к уровню интактного контроля, как это наблюдается у взрослых крыс, а остается практически на том же уровне, что и через 1 ч после облучения. Известно, что Са2+, Mg^-эндонуклеаза на начальных этапах выщепляет крупные фрагменты хроматина, соответствующие петельному уровню его организации. Эти эндонуклеазные разрывы ведут к релаксации суперспи- ральной структуры доменов хроматина, вследствие чего увеличивается его доступность действию эндонуклеаз и происходит гидролиз хроматина до субъединиц более низкого уровня структурной организации вплоть до мононуклеосомного [22]. Вероятно, именно таким образом осуществляется эндонуклеолиз хроматина в ядрах печени интактных взрослых крыс при активации Са2+, Mg^-эндонуклеазы соответствующими ионами. Увеличен- ная скорость выхода ПДН из ядер печени старых интактных крыс может быть обусловлена, по-видимому, двумя факторами. Один из них состоит в том, что в ДНК хроматина старых животных увеличено количество одно- и двунитчатых разрывов (см. выше). Однонитчатые разрывы вызывают ло- кальное уменьшение плотности топологических витков ДНК (локальные разрыхления структуры хроматина). Эти сайты легкодоступны действию эндонуклеаз и, подвергаясь эндонуклеазной атаке, образуют избыточные по сравнению с ядрами интактных взрослых крыс количества ПДН. ПДН, образованные в результате увеличенного с возрастом числа двунитчатых разрывов, обнаруживаются в «нулевое время» (см. рис. 1). Действие второго фактора заключается в том, что при старении параллельно с увеличением числа разрывов ДНК увеличивается количество сверхкомпактизованного хроматина вследствие накопления поперечных сшивок ДНК — ДНК и ДНК — белок. Естественно, что в этих участках хроматина уменьшается число сайтов ДНК, доступных действию ферментов и, как следствие, увеличивается расстояние между этими сайтами. Кроме того, даже расщеп- 68 ВЛИЯНИЕ ИЗЛУЧЕНИЯ НА СТРУКТУРНУЮ ОРГАНИЗАЦИЮ ХРОМАТИНА ление эндоыуклеазой ДНК в составе компактизованного хроматина старых крыс не всеща сопровождается соответствующим его распадом на ПДН нуклеосомного уровня из-за наличия сшивок белок — белок и белок — ДНК. Этот феномен был убедительно продемонстрирован в работах [6, 23 ]. По-видимому, более высокая скорость выхода ПДН из ядер печени старых интактных крыс, обусловлена не столько количеством частиц, отщепленных от хроматина, сколько их размерами. Следует полагать, что зависимые от возраста особенности структуры хроматина ядер печени крыс обусловливают и различия влияния ионизиру- ющего излучения на скорость эндонуклеолиза у взрослых и старых живо- тных, в большей степени выраженное у последних. Причем у старых животных и через 4 сут после облучения скорость выхода ПДН из ядер печени не возвращается к уровню интактного контроля (см. рис. 2). Это в сопоставлении с увеличенным содержанием ПДН в «нулевое» время инку- бации ядер (см. рис. 1) позволяет считать, что облучение в дозе 2 Гр вызывает у старых животных существенно более выраженную дезорганиза- цию структуры хроматина (как компактизацию, так и фрагментацию), чем у взрослых. Во второй серии экспериментов были изучены соотношение и состав различающихся по внутриядерной пространственной организации и функ- циональной активности фракций хроматина. Представленные в табл. 1 данные характеризуют изменения относи- тельного количества фракций хроматина печени крыс животных разного возраста под влиянием облучения. Как видно из данных этой таблицы, фракция РХ в ядрах печени взрослых и старых крыс составляет большую часть тотального хроматина, однако у старых животных доля этой фракции выше, а содержание фракции АХ вдвое меньше, чем у взрослых. Содержа- ние фракции MX одинаково в обеих возрастных группах. Эти результаты совпадают с данными, полученными прежде, и хорошо коррелируют с возрастным снижением транскрипционной активности хроматина [8, 23]. Через 1 ч после облучения и у взрослых, и у старых крыс происходит Таблица 1 Относительное содержание фракций хроматина в ядрах печени взрослых и старых крыс, % 69 МОЗЖУХИНА Т. Г., ЛИТОШЕНКО А. Я. существенное перераспределение фракций за счет увеличения относитель- ного содержания РХ и уменьшения доли фракций АХ и MX. Обращает на себя внимание тот факт, что доля фракции MX у взрослых крыс снижается в большей мере, чем у старых. Это, по-видимому, связано с наличием сшивок хроматина со структурами ядерной мембраны и матрикса. Через 4 сут после облучения в ядрах печени взрослых крыс относитель- ное содержание фракций РХ и АХ продолжает достоверно отличаться от уровня интактных животных, хотя и не так выраженно, как через 1 ч после воздействия ионизирующей радиации, а содержание фракции MX возвраща- ется к уровню интактных животных. У старых животных соотношение всех трех фракций хроматина через 4 сут после облучения практически не отличается от значений, присущих интактным крысам. В табл. 2 представлены данные о количественном отношении белков и ДНК в изученных фракциях хроматина. Величина этого показателя изме- няется при старении и некоторых воздействиях, вызывающих активацию либо репрессию генетического аппарата [23 ]. Как видно из данных табл. 2, отношение белок/ДНК отличается во фракциях хроматина и составляет ряд МС>АХ>РХ у интактных взрослых и АХ>МХ>РХ — у интактных старых животных. Через 1 ч после облучения относительное содержание белка во фракции РХ взрослых крыс снижается, во фракции АХ незначительно увеличивается и не меняется во фракции MX. Через 4 сут после облучения отношение белок/ДНК возвращается к уровню интактного контроля. Снижение содержания белка в репрессированной фракции можно, по-видимому, объяснить активацией ядерных протеиназ [16]. Кроме того, учитывая вклад в процесс гидролиза белков хроматина протеиназ ядерного матрикса, можно предположить, что в результате удаления или частичного расщепления белков во фракциях АХ и MX, достаточно прочно связанных с матриксом, происходит изменение конформации участков хроматина этих фракций и отделение незащищенной белками ДНК в составе РХ. По-види- мому, именно этот процесс и лежит в основе столь значительного перерас- Таблица2 Отношение белок/ДНК во фракциях хроматина печени взрослых и старых крыс 70 ВЛИЯНИЕ ИЗЛУЧЕНИЯ НА СТРУКТУРНУЮ ОРГАНИЗАЦИЮ ХРОМАТИНА пределения количественного отношения фракций (см. табл. 1). Это предпо- ложение требует дополнительных исследований для подтверждения его справедливости. Ранее было показано, что при старении увеличивается отношение белок/ДНК в активной фракции хроматина за счет увеличения количества прочносвязанных структурных белков [8 ]. Во фракции АХ старых интактных животных отношение белок/ДНК увеличено по сравнению с интактными взрослыми, а в MX — уменьшено. Последствия облучения в этой возрастной группе обнаруживаются через 1 ч, как и у взрослых крыс, только во фракции РХ, однако они выражены в меньшей мере. Таким образом, в настоящей работе получены достаточно убедительные свидетельства если не общности, то по крайней мере сходства возрастных и радиоиндуцированных изменений структурно-функциональной организации хроматина печени. Это проявляется и в увеличении экстрагируемой низко- солевым буфером части хроматина, и в изменении динамики выхода расщепляемых Са2+, Mg^-эндонуклеазой фрагментов хроматина, и в пере- распределении его фракций. Обнаруженные изменения хроматина могут препятствовать преобразованиям его структуры в ходе транскрипции и тем самым снижать функциональные возможности клеток. Полученные резуль- таты свидетельствуют и о том, что чувствительность к ионизирующей радиации повышается не только при старении клеток в культуре [24 ], но и при старении многоклеточных организмов. Работа поддержана грантами ГКНТ Украины 1.06.02/011-92 и 1.06.02/027-93. Т. Г. Мозжухіна, О. Я. Літошенко Вплив іонізуючого опромінення на структурну організацію хроматину печінки щурів різного віку Резюме Білих щурів лінії Вістар двох вікових груп (6—8 міс., дорослі та 26—28 міс., старі) піддавали рентгенівському опроміненню у дозі 2 Гр і брали в дослід через 1 год і 4 доби після опромінення. Було досліджено динаміку виходу екстрагованих низько сольовим буфером фрагментів хроматину (ПДН) із ядер печінки за умови активації Са, Mg2+-ендонуклеази, а також характеристики фракцій репресованого (РХ), транскрипційно активного (АХ) та міцно зв'язаного з матриксом (MX) хроматину. Показано, що за старіння у ядрах печінки щурів зростає вміст ПДН, які екстрагуються низькосольовим буфером у «нульовий час». Внаслідок опромінення цей показник також збільшується у ядрах печінки дорослих щурів через 4 доби, старих—уже черех 1 год. Швидкість виходу ПДН, які розщеплюються ендонуклеазою, збільшена у старих інтактних тварин порівняно з дорослими і змінюється після опромінення лише у цій віковій групі. Відносна кількість РХ збільшена у ядрах старих інтактних тварин у порівнянні з дорослими і в ядрах опромінених тварин у порівнянні з інтактними. Отримані результати вказують на схожість вікових та радіоіндукованих перетворень хроматину печінки, а також на більшу чутливість хроматину печінки старих тварин до дії іонізуючої радіації. Т. G. Mozzhukhina, A. Ya Litoshenko Influence of ionizing radiation on structural organization of liver chromatin in rats of different age Summary Wistaradult(6—8 mo) and old (26—28 mo) rats wereirradiatedwithX-raysatadoseof2 Gy. The kinetics of release of chromatin fragments (CF) extracted by low-salt buffer from liver nuclei at Ca+, Mg2+-en- donuclease activation, and the features of repressed (RC), transcriptionally active (AC) and matrix- bound (MC) chromatin fractions were evaluated in 1 h and 4 days after irradiation. At «zero time» of endonuclease activation, the content of extracted CF increased in nuclei of intact old rats as compared with adult ones. There was an increase of this parameter in the liver nuclei of adult and old rats in 4 days and 1 h 71 МОЗЖУХИНА Т. Г., ЛИТОШЕНКО А. Я. after irradiation accordingly. The release rate of CF cleavaged by activated endonuclease increased in the nuclei of old intact rats in comparison with adult animals, and changes of this rate were observed after the irradiation only in old rat nuclei. The relative amount of RC was greater both in nuclei of intact old animals and in nuclei of irradiated rats. These data testify to the resemblance of age-associated and X-ray-induced reorganization of chromatin structure and indicate the increased susceptibility of liver chromatin of old rats to ionizing irradiation. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Kristal В. S.y Yu B. P. An emerging hypothesis: synergistic induction of aging by free radicals and Maillard reactions / / J. Gerontol.—1992.—47, N 4.—P. B107—B114. 2. Литошенко А. Я. Триггер процеесса старения — в ядре или митохондриях? / / Изв. АН СССР. Сер. биол.—1992.—№ 4.—С. 645—648. 3. Cutler R. С. Superoxyddismutase, longyvity and specific metabolic rate / / Gerontology.— 1983.—29, N 2.—P. 113—120. 4. Harman D. Free radicals in aging / / Мої. and Cell. Biochem.—1988.—84, N 2.—P. 155—161. 5. Gaubatz JEllis MChalkley R. Nuclease digestion studies of mouse chromatin as a function of age / / J. Gerontol.—1979.—34, N 1.—P. 672—679. 6. Mozzhukhina T. G., Chabanny V. N., Levytsky E. L., Litoshenko A. Ya. Age-related changes of supranucleosomal structures and DNA-synthesizing properties of rat liver chromatin / / Gerontology.—1991—37, N 1.—P. 181—186. 7. Straaten H.t Weber К1 /., Keifer J. Mechanisms of inhibition of gene expression by X-rays and alpha particles / / GSI-Rept—1991.—N 91.—P. 1. 8. Мозжухина Т. ГЛитошенко А. Я. Относительное содержание и транскрипционная активность фракций хроматина печени крыс разного возраста / / Биополимеры и клетка.—1995.—11, № 2.—С. 69—75. 9. Groves W. Е., Davis F. С., Sells В. Я Spectrofotometric determination of microgram quantities of protein without nucleic acid interference / / Anal. Biochem.—1968.—22, N 1.—P. 195. 10. Русинова Г. Г. Исследование репараций ДНК тимоцитов облученных крыс спектрофлю- ориметрическим методом / / Радиобиология.—1990.—30, N 3.—С. 405—407. 11. Москалева Е. Ю., Илюшина Я. А. Повреждения ДНК при действии ионизирующих излучений и их репарация / / Итоги науки и техники.—M.: ВИНИТИ, 1990.—С. 3—113. (С. «Радиобиология», Т. 9). 12. Солдатенков В. А., Денисенко М. Ф., Ходарев Я. Я. и др. Особенности деградации ДНК лимфоцитов тимуса на ранних сроках после облучения / / Радиобиология.—1989.—29, N 3.—С. 291—295. 13. Съяксте Т. Г., Съяксте Я. И. Химические соединения, повреждающие ДНК. — Рига: Зинатне, 1991.—152 с. 14. Roy А. К,, Chatterjee В. Molecular aspects of aging 11 Мої. Aspects Med.—1985.—8, N 1.—P. 1—88. 15. Малахова Л. В., Газиев А. И. Изменение протеиназной активности ядер печени у-облученных крыс / / Радиобиология.—1988.—28, N 4.—С. 447—450. 16. Газиев А. И.у Малахова Л. В., Куцый М. П. Пострадиационная активация протеиназ, ассоциированных с ядерным матриксом гепатоцитов крыс / / Там же.—1987.—27, N 2.—С. 166—170. 17. Хансон К. Я., Комар В. Е. Молекулярные механизмы радиационной гибели клеток.—М.: Атомиздат, 1980.—174 с. 18. Круслова Я. Л., Стражевская Я. Б. О механизме радиационного эффекта на уровне надмолекулярных структур ДНК эукариот / / Радиобиология.—1987.—27, N 1.—С. 24— 29. 19. Zahn R. К, Reinmuller /., Beyer R.t Pondeljak V. Age-correlated DNA damage in human muscle tissue / / Mech. Ageing and Develop.—1987,—41, N 1—2.—P. 73—114. 20. Modern biological theries of aging / Eds H. R. Warner etc.—New York: Raven press, 1987.—324 p. 21. Sohal R. S. Role of oxydative stress in cellular differentiation and cellular senescence / / Age.—1987.—10, N 3.—P. 257—262. 22. Рябченко H. И.у Чіванник Б. П. Структурная организация хроматина как фактор, определяющий скорость его эндонуклеолиза в облученных и необлученных тимоцигах / / Радиобиология.—1987.—27, N 2.—С. 155—159. 23. Chabanny V. N., Mozzuchina Т. G., Litochenko A. J a. Der Einflus von hydrocortison auf die strukturellen und funktionellen Eigenschaften des Chromatins der Leber unterchieldlich alter Ratten / / Z. Alternforsch.—1990.—45, N 2.—S. 77—88. 24. Macieira-Coelho A. Genome reorganization during cellular senescence / / Mech. Ageing and Develop.—1984.—27, N 2.—P. 257—262. удк 576.312.381:612.35.014.481 Поступила в редакцию 16.11.95 72

Влияние ионизирующего излучения на структурную организацию хроматина печени крыс разного возраста

Репозитарії

Схожі ресурси