ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ МЕХАНИЗМОВ КЛЕТОЧНОЙ ГИБЕЛИ И РЕПАРАЦИИ ПОВРЕЖДЕНИЙ ДНК
Тронов В. А., Константинов Е. М., Коноплянников М. А., Терещенко Д. Г.
Институт химической физики им. Н.Н.Семенова РАН, 117977 Москва
Повреждения ДНК, возникающие
под действием экзо- и эндогенных факторов, с одной стороны, являются
субстратом для репаративных ферментов в клетке, а с другой стороны,
запускают программу клеточной гибели - апоптоз. Апоптоз проходит
через этап деградации ДНК, которой также противостоят механизмы
репарации. Эти два процесса конкурируют не только за субстрат,
но и за энергетику клетки. В результате возможно искажение канонической
картины программированной смерти клетки - смешанная и некротическая
гибель. Такую форму гибели нестимулированных лимфоцитов крови
человека (ЛКЧ) наблюдали после действия на клетки g-облучения.
Предполагается, что в случае ЛКЧ тип дефектов ДНК может в какой-то
степени определять тип клеточной гибели: трудно репарируемые двунитевые
разрывы ДНК могут стать устойчивым сигналом к апоптозу; в отличие
от них однонитевые разрывы ДНК быстро репарируют, истощают внутриклеточные
запасы АТФ и НАД, делая таким образом некроз более вероятной фомой
гибели (Тронов и др. Биофизика 43, 115, 1998). С целью проверки
данного предположения исследовали гибель ЛКЧ, индуцированную ингибитором
топоизомеразы II этопозидом (VP-16) и перекисью водорода, формирующими
в ДНК дву- и однонитевые разрывы соответственно. Методами ДНК-комет,
гель-электрофореза клеточных ДНК-экстрактов и флуоресцентной микроскопии
показано, что двунитевые разрывы ДНК, индуцированные VP-16, сохраняясь
нерепарированными, по крайней мере, 6-8 ч после воздействия, запускают
механизм апоптоза. В отличие от VP-16, перекись водорода (10 -
50 мкМ) индуцировала в лимфоцитах формирование однонитевых разрывов,
которые в значительной степени репарировали через 2 часа. Однако
уже через 4 часа после воздействия отмечалась нарастающая стохастическая
деградация ДНК и появление пермеабилизованных клеток - характерных
признаков ранней некротической гибели. Полученные результаты обсуждаются
с точки зрения конкурентных взаимодействий механизмов репарации
ДНК и программированной клеточной гибели.