Роль стохастических факторов в процессе формирования первичных повреждений ДНК и хромосомных аберраций при воздействии радиации на соматические клетки млекопитающих in vitro и in vivo - Автореферат

Роль стохастических факторов в процессе формирования первичных повреждений ДНК и хромосомных аберраций при воздействии радиации на соматические клетки млекопитающих in vitro и in vivoРабота выполнена в лаборатории радиационной цитогенетики Федерального Государственного бюджетного учреждения "Медицинский радиологический научный центр" Министерства здравоохранения и социального развития Российской Федерации Официальные оппоненты: доктор биологических наук, профессор Петин Владислав Георгиевич, доктор биологических наук, профессор Сынзыныс Борис Иванович, доктор биологических наук, профессор Рождественский Лев Михайлович Защита состоится 26 апреля 2011 г. в 1100 часов на заседании диссертационного совета Д 208.132.01 при ФГБУ «Медицинский радиологический научный центр» Минздравсоцразвития России по адресу: 249036, Калужская обл., г.При этом необходима разработка биофизических методов, позволяющих предсказывать как ранние, так и отдаленные последствия воздействия радиации на молекулярном, клеточном уровне и, в конечном счете, на уровне организма человека в целом. Особенностью воздействия на молекулы ДНК различных излучений, особенно с низкой линейной переданной энергией (ЛПЭ) (гамма-и рентгеновское излучение), является существенный вклад механизма косвенного действия свободных радикалов, которые возникают в процессе радиолиза молекул воды и приводят к повреждению сахаро-фосфатного остова молекулы ДНК. Поскольку эффективность работы репарационных систем на клеточном уровне может зависеть от распределения повреждений на масштабах в десятки пар оснований (ПО) в структуре молекулы ДНК, то исследование как простых, так и комплексных разрывов ДНК позволяет оценить эффективность работы систем репарации. В процессе выполнения исследования были получены новые фундаментальные данные о закономерностях образования первичных повреждений ДНК и аберраций хромосом в соматических клетках человека. межклеточный ионизирующий излучение молекула В работе впервые представлены оригинальные интерпретации и предсказания ряда радиобиологических эффектов, в частности, заключение о роли структуры хроматина при формировании спектра коротких фрагментов ДНК, выводы о механизме распространения и массе носителя сигнала в эффекте “свидетеля”, причина появления больших событий поглощения энергии при касательном воздействии тяжелого иона на сферическую газовую полость.При анализе части генома методом FISH частота аберрации на весь геном составляла FG = FP / NGE, где FP-частота с участием только «окрашенных» хромосом, NGE - число эквивалентных клеток (GEКЛ.), соответствующих числу проанализированных метафаз N. Контрольная группа состояла из 398 человек, из них 386 чел. были обследованы стандартным методом, в среднем по 630 метаф/чел, 12 - методом FISH в среднем по 1500 метаф/чел. Закономерности частоты аберраций в лимфоцитах крови человека при облучении in vivo были исследованы путем цитогенетического обследования аварийно облучившихся лиц в острый и отдаленный периоды. В рамках микродозиметрической концепции была исследована роль геометрической формы моделей ядра клетки и субъядерных структур, включая различные формы высшей организации молекулы ДНК, а также фактор стохастической структуры трека без учета молекулярной структуры мишени. Кроме того, эффективность репарационных систем в клетке может зависеть от распределения повреждений на масштабах значительно больших, чем десятки ПО, т.е. определяться параметрами надмолекулярной организации ДНК в клетке, Lobrich M. et al.Причиной стохастических эффектов могут быть повреждения ДНК в одной или нескольких клетках, в то время как для детерминистского эффекта требуется повреждение не менее определенного числа клеток. Особенность воздействия радиации на ДНК состоит в повреждении нуклеотидов, сахаро-фосфатного остова и присоединенных к ДНК белков. Потеря или изменения в генетической информации ДНК напрямую связаны с изменением клоногенного потенциала соматических клеток. Поэтому для проявления радиационных повреждений генома клетка должна сохранять способность к делению, т.е. иметь клоногенный потенциал. Модель позволяет выполнять стохастическое моделирование физической и радиационно-химической стадий, а также расчет абсолютных значений эффективности индукции первичных повреждений в клетке, субклеточных структурах и ДНК в различных формах ее организации.Установлено, что при воздействии тяжелых ионов фрагментация ДНК зависит от структуры фибриллы хроматина за счет кластеризации двойных разрывов, что отражается на спектре фрагментов ДНК. При анализе распределения фрагментов ДНК с целью оценки числа двойных разрывов необходимо учитывать неслучайный характер распределения первичных повреждений, обусловленный пространственной конфигурацией хроматина. Установлено, что наблюдаемые при касательном воздействии тяжелых ионов на сферическую чувствительную область аномально большие события поглощения энергии вызваны вкладом вторичных ?-электронов.

ОСНОВНОЕ Содержание работы