Повреждение нуклеиновых кислот

Повреждение липидов

АФК приводит к перекисному окислению липидов (ПОЛ), вызывая в остатках полиненасыщенных жирных кислот (ПНЖК) цепные реакции с образованием липидных радикалов L^*, пероксилов LOO^*, гидропероксидов LOOH и алькоксилов LO^*:

Первые три превращения представляют собой начало и ход цепной реакции. В ходе третьего превращения наряду с липидным радикалом L^* образуется гидропероксид LOOH. Гидропероксид, взаимодействуя с ионами металлов переменной валентности, находящихся в восстановленной форме (Fe²⁺ Cu⁺) создают разветвленные цепи. Накапливающиеся в результате цепной реакции гидропероксиды жирных кислот, входящих в состав липидов, подвергаются распаду:

Продукты расщепления, несущие двойную связь, под действием радикалов подвергаются дальнейшему перекисному окислению и распаду. В результате жирные кислоты образуют целый ряд соединений. Многие из них являются альдегидами, которые обладают высокой биологической активностью и часто очень токсичны. При распаде жирных кислот, сопровождающем ПОЛ, сначала образуются диеновые конъюгаты, а затем такие метаболиты, как малоновый диальдегид. Продуктами ПОЛ могут быть и более простые соединения (пентан, этан). ПОЛ прежде всего повреждает клеточные мембраны, что в свою очередь приводит к нарушениям функций мембранных белков и нарушению внутриклеточной компартментации (что это вообще?) веществ. Продуктами окислительных модификаций липидов (4-гидроксиалкенали, соединения типа C₅H₉-CHOH-CH=CH-CHO и малоновый диальдегид) вызывают мутации и блокируют клеточное деление.

Повреждение нуклеиновых кислот

АФК вызывают окислительную модификацию нуклеотидов и нуклеиновых кислот, особенно ДНК. Наиболее заметное действие оказывает HO^*, который модифицирует все четыре основания в молекуле ДНК, образуя множество производных форм. O₂ избирательно атакует гуанин, а O₂ и H₂O₂ не реагируют с основаниями ДНК вообще. Под действием АФК нуклеотиды подвергаются перекисному окислению. Так, из тимина образуется 5-CH₂OOH-урацил:

Дальнейшее превращение образовавшихся перекисей приводит к гидропроизводным типа ROH и R(OH)₂ , главным из которых является 8-гидроксигуанин:

Эта окислительная модификация гуанина приводит к нарушениям ферментативного процесса метилирования цитозиновых оснований, которые соседствуют с модифицированными гуанозиновыми основаниями. Модификации оснований, вызванные АФК, являются причиной разрывов цепей ДНК и повреждения хромосом. АФК – мощные мутагенные агенты, ингибиторы синтеза ДНК и деления клеток.

Повреждение белков

Белки тоже повреждаются АФК. При действии АФК происходит окисление аминокислот с образованием пероксильных радикалов:

Из пероксильных радикалов образуются гидропероксиды и алкоксильные радикалы. Алкоксильные радикалы обладают высокой способностью и сами могут индуцировать образование высокореактивных соединений радикальной природы. Гидропероксиды также генерируют новые радикалы, если имеются ионы металлов переменной валентности. Производными пероксидных групп (-C-O-OH) являются группы –COH (о- и м-тирозины), -C(OH)₂, карбониды и другие соединения. Образуются также димеры (дитирозины) и происходит окислительное гликозилирование белков. АФК-индуцированные окислительные модификации аминокислот приводят к нарушению третичной структуры белков, к их денатурации и агрегации с сопутствующей потерей функциональной активности.

2.3. Детоксикация продуктов окислительной модификации биомолекул

Кроме ферментов, осуществляющих ликвидацию АФК (суепроксиддисмутаза, аскорбатпероксидаза, глютатионредуктаза и др.), важное значения имеют ферменты, включенные в детоксикацию продуктов взаимодействия АФК с биомолекулами, - глиоксалаза I (Гл I) и глиоксалаза II (Гл II), которые образуют глиоксалазную систему. Кофактор реакции – восстановленный глютатион (Г-SH). Глиоксалазная система осуществляет превращение многих кетоальдегидов в органические кислоты.

СХЕМА ИЗ ФИЗИОЛОГИИ РАСТЕНИЙ!!!!!!!!

Важная роль так же у глютатионов-S-трансфераз (ГST), - ферментов, осуществляющих превращение различных химических соединений, способных принимать электрон от нуклеофильного донора. Функция нуклеофильного донора электронов принадлежит атому серы восстановленного глутатиона. В ГST-реакции электрофильные продукты окислительной модификации биополимеров (R-X) взаимодействуют с восстановленным глутатионом, формируя конъюгат:

СХЕМА ИЗ ФИЗИОЛОГИИ РАСТЕНИЙ!!!!!!!!

Физиология растений: Учебник. / Вл.В. Кузнецов, Г.А. Дмитриева. Изд. 2-е, перераб. и доп. – М.: Высш.шк., 2006. – 742 с.: ил.