Днк і канцерогенез - рак: експерименти і гіпотези
Життя в буквальному сенсі цього слова висить на ниточці. Фантастично довгий ланцюжок ДНК регулює структуру і функції як бактеріальної клітини, так і клітини ссавців. (Нитки ДНК однієї-єдиної клітини миші, якщо їх витягнути в одну, розтягнуться майже на 1 м.) Для хіміка це по суті досить прості волокна (полінуклеотіди) - фахівець з полімерів назвав би їх поліефірними волокнами. Вони не набагато складніше нейлону або дакрон.
Однак при всьому тому молекули ДНК - дуже «спеціальні» волокна: їх чотири будівельних блоку лише на перший погляд групуються беспорядочно- насправді вони кодують приблизно 20 амінокислот білків (генетичний код), причому кожній амінокислоті відповідають три нуклеотиду (триплетний код). При зчитуванні такої молекулярної «морзянки» інформація з стрічки ДНК переписується на стрічку РНК (інформаційна РНК транскрипція). Транскрибується ферментами є РНК-полімерази. Дешифрування записи проводиться на рібосомах- тут окремі амінокислоти розносяться на відповідні місця на інформаційної РНК носіями (транспортна РНК трансляція).
Всі ці процеси дуже складні, але їх кінцевий результат в принципі простий: амінокислоти вводяться в вигляді суміші в «чорний ящик», з якого вони виходять вже об`єднаними в певному порядку. Порядок диктується ДНК. Амінокислотна послідовність чітко визначається послідовністю нуклеотидів в ДНК (основне положення молекулярної біології).
Але ДНК в клітині не тільки визначає послідовність амінокислот в білках. Вона здатна знімати з себе ідентичні копії (принцип комплементарності подвійних ланцюжків) і, отже, як генетичного матеріалу може гарантувати ідентичне відтворення клітини.
Два процесу - реплікація ДНК і синтез білків - тісно пов`язані між собою. В обох нова нитка виявляється комплементарної нерозкрученої ДНК в подвійної спіралі. Якщо ця нова нитка складається з дезоксирибонуклеотидов, то відтворюється ідентична копія оригінальної подвійної спіралі. Якщо полимеризуются рибонуклеотиди, то утворюється інформаційна (або рибосомная) РНК, яка в свою чергу бере участь в синтезі білка.
В експериментальній онкології ДНК в основному представляє інтерес як генетичного матеріалу, оскільки, якщо розглядати пухлинні клітини як новий штам, слід припустити, що вони мають у своєму розпорядженні новим генетичним матеріалом.
Пухлинна ДНК як канцероген
Здається, з`явилася можливість створювати пухлинні клітини досить простим способом: з цією метою нормальні клітини обробляють препаратом ДНК з пухлинних клітин і «новий» генетичний матеріал переносять безпосередньо в нормальні клітини. Такий експеримент був проведений Кантарова. Дослідник приготував ДНК з гепатит, інкубували клітини з регенерує печінки з цим препаратом, а потім ін`єктувати оброблені клітини печінки прямо в печінку щури. Через 12 тижнів Кантарія виявив пухлини в місці введення, правда, в невеликому числі випадків.
Однак подібні повідомлення все ще продовжують залишатися рідкістю: неопластичних трансформацію нормальних клітин під впливом пухлинної ДНК вдавалося спостерігати не багатьом. Зазвичай препарати нуклеїнової кислоти надають лише цитотоксичний ефект: нуклеїнова кислота в кількостях понад 200 мкг / мл вбиває клітини в культурах. Чому ж трансформація під дією пухлинної ДНК викликає такі труднощі? У бактерій передача генетичних ознак за допомогою препаратів ДНК - звичайнісінька процедура ще з часу експериментів Евері.
Мабуть, справа в тому, що клітини вищих організмів поводяться інакше, ніж бактерії. У 1956 р з`явилося повідомлення, в яке важко було повірити: нібито під впливом ін`єкцій ДНК вдалося змінити генетичну природу качок. У Страсбурзі ДНК, виділену з качок породи Khaki Campbell, вводили білим пекінським качках. Потомство пекінських качок, як стверджували, мало деякі ознаками качок породи Campbell. Згодом історія зі Страсбурзького качками виявилася «качкою», проте потім з`явилися публікації про успішні експерименти на дрозофілі і на клітинах в культурі тканини.
Можливість трансформації клітин вищих організмів під дією ДНК спірна, але не виключена. Не можна сказати, що ДНК не в змозі проникати в клітини, оскільки було з успіхом показано, що ДНК може проникати всередину клітини як макромолекула. Правда, велика її частина (80%) залишається на поверхні клітини і лише незначна кількість дійсно проникає всередину. В даному випадку клітина, ймовірно, не робить ніякої ферментативної допомоги, бо навіть при 0 ° С ДНК все-таки проникає всередину.
Зрозуміло, між бактеріальною клітиною і кліткою ссавців є певні відмінності, головним чином в структурі генетичного матеріалу: у бактерій прості тяжі ДНК, в клітинах вищих організмів - складні хромосомні структури. Зрозуміло, що нитки ДНК не так-то легко будуються в хромосому. Однак і для цього «правила» є важливий виняток.
Відео: Канцерогенна м`ясо
Інфекційна ДНК пухлинних вірусів - потенційний «хімічний канцероген»
Інфекційну ДНК можна виділити з вірусу поліоми. Іншими словами, клітини можуть бути заражені як за допомогою цієї ДНК, так і за допомогою интактного вірусу. У шарах клітин з агаром будуть утворюватися звичайні просвітлення, які нескладно підрахувати. Такі препарати ДНК також є канцерогенними: якщо їх вводити новонародженим хом`якам, у останніх розвинуться пухлини.
Чому ж вірусна ДНК може робити те, що так важко зробити пухлинної ДНК? Можливо, що вірусна ДНК «знає», як вбудуватися в геном господаря, в той час як звичайна ДНК вважається макромолекулярних чужорідним тілом, від якого клітці потрібно позбутися.
Досить імовірно, що рішення виноситься ще на шляху
ДНК до клітини: сироватка миші інактивує бактеріальну ДНК за кілька хвилин, в той час як ДНК вірусу поліоми подібного впливу не піддається. Отже, у неї більше можливостей наздогнати чутливу клітку і трансформувати її.
З точки зору хіміка, така ДНК є «хімічним канцерогеном» в повному розумінні слова. Її будівельні блоки чітко визначені, характер зв`язку між ними відомий, відомо також, скільки блоків повинно бути зібрано в полідезоксірібонуклеотід. Зрозуміло, велике число легко розщеплюються ефірних зв`язків між окремими дезоксинуклеотидов робить цей канцероген дуже вразливим, а значні розміри ускладнюють проникнення в клітину.
І все ж ДНК поліоми має певні переваги перед таким хімічним канцерогеном, як 3.4-бензпірен: вона, мабуть, містить всю інформацію, необхідну для «переорієнтації» нормальної клітини. Подібно лжелоцману, вона навмисно веде корабель на рифи. Бензпирен і інші хімічні канцерогени повинні проникнути на вершину «правлячої ієрархії клітини», іншими словами, перш за все дістатися до ДНК.
