В свободном состоянии БДУ находится преимущественно в кетоформе и включается в ДНК на место тимидина во время ее репликации (Trautner et al., 1962). Показано также, что БДУ, находясь в своей редкой енольной форме, может также включаться и на место цитидина, что косвенно подтверждается значительно более низким уровнем замещения им цитидина в ДНК по сравнению с замещением тимидина {Morris, 1991).
Включаясь вместо тимидина в ДНК, БДУ, вследствие равенства Ван-дер-ваальсовых радиусов атома брома БДУ и метильнои группы тимидина, не "узнается" ферментами репарации и длительно персистирует в различных органах и тканях организма (Ward et al., 1991), что меняет комплементарность и приводит к точечным мутациям и нестабильности генома в целом. При относительно редком включении БДУ на место цитозина во время дальнейших репликаций ДНК он может "исправить" свою пару, присоединив вместо гуанина, образующего в норме пару с цитидином, аденин. Такие мутации называются "ошибками включения". Было установлено, что мутагенные свойства БДУ определяются уровнем замещения 5-бромоурацилом тимина в ДНК (Kaufman, 1988).
У разных видов живых существ преобладает тот или иной вид мутаций, индуцируемых БДУ. Так, у фага Т4 БДУ вызывает сравнительно мало мутаций, большинство которых - транзиции ГЦ АТ, тогда как у фага S13 большинство составляют транзиции AT ГЦ; у Е. coli до 95% индуцируемых мутаций представлены транзициями AT ГЦ (Kaufman, 1988).
У млекопитающих до 95 % индуцируемых БДУ мутаций также представлено транзициями AT ГЦ (Ruffolo, Ferm, 1985). Такой характер транзиции обусловлен "предпочтением" БДУ аденина, а также тем обстоятельством, что "ошибки включения" требуют постоянного присутствия свободного (то есть не включенного в ДНК) БДУ. Транзиции от AT к ГЦ могут происходить и после удаления последнего. Частота мутаций и их направление зависят от состава соседних кодонов. Транзиции ГЦ АТ наблюдались практически исключительно в последовательностях с двумя близлежащими молекулами гуанина, и в более чем 90 % случаев гуанин, вовлеченный в мутацию, находился с 3' конца ДНК (Davidson et аl., 1988).
В мезенхимальных опухолях почек, индуцированных неонатальным введением БДУ крысам, обнаружены как мутации ГГТ- ГАТ в 12 кодоне онкогена Ki-ras, так и дикий тип последовательности в кодонах 10-13 (Calvert et al., 1996).
Наряду с точечными транзициями оснований присутствие БДУ в ДНК изменяет ее некоторые физико-химические свойства (конформацию, ионную силу, термостабильность), угнетает синтез ДНК, РНК, что также приводит к синтезу большого числа аномальных белков. Было показано, что БДУ может усиливать связи как протеинового комплекса с ДНК, так и внутри ДНК за счет образования более сильных водородных связей в парах БДУ-белок, БДУ- тимидин, БДУ-БДУ, образующихся аналогично тимидиновым димерам (Cullen, Bick, 1976).
Имеются данные об угнетающем влиянии БДУ на синтез ДНК при замещении им тимидина в ДНК более чем на 10-20%, что может приводить к замедлению продвижения клеток по митотическому циклу (Morris, 1991). При замещении в ДНК дрозофил БДУ тимидина более чем на 60 % происходит нарушение синтеза и РНК, в результате чего изменяется качественный состав белков. Не включенный в ДНК (свободный) БДУ угнетает синтез ДНК, а также существенно влияет на различные метаболические процессы в ядре, что приводит к нарушениям состава дезоксирибонуклеозидного пула, также ведущему к неправильному спариванию оснований ДНК, то есть точечным мутациям (Morris, 1991).
См. также:
7.1. Введение
7.3. Экспрессия индуцируемых 5-бромодезоксиуридином молекулярно-генетических повреждений
7.4. Тканевые проявления молекулярно-генетических эффектов 5-бромодезоксиуридина и его тератогенное действие
7.5. Влияние 5-бромодезоксиуридина на процесс старения
7.6. Канцерогенное действие 5-бромодезоксиуридина
Обсудить на форуме
