可见激光诱变效应应用于作物育种，已有大量报道。已有实验报告，光敏化作用亦可造成细胞基因结 构与功能的改变。众所周知，可见光不能被DNA吸收，而常用的光敏剂如HPD等主要滞留在细 胞膜和胞质中，何以引起基因损伤？其机理至今尚不清楚。一些研究表明，引起突变效应的光辎射 ，同时导致股脂质过氧化反应发生，并且抗突变和抗脂质过氧化具有一致性，提示可见光突变效应 可能与脂质过氧化活性产物有关。在生物物质中都会有大量的不饱和脂肪酸，它们主要在膜脂质中 ，使各种细胞膜对外界理化因素具有高度敏感性，从而导致脂质过氧化链式反应发生，产生多种脂 类自由基和活性产物c在生物学的研究中已观察到核膜多处与染色体接触．一旦脂质过氧化发生， 将直接导致DNA损伤。另一方面重要生物大分子的活性部位与功能团几乎都处于疏水环境，而脂 类自由基寿命较长和疏水等特点，它的羟基自由基等更易直接与核酸作用。它可能是可见光在内源 性或外源性光敏刘存在下，通过光敏反应，跨膜损伤DNA，引起基因突变的重要原因之一。本文 选用CHO细胞，以竹红菌甲素（HA）为光敏剂，通过光敏反应诱变及Oua选择性培养液筛选 ，观察了竹红菌甲素光敏反应对Na“／K“ATP酶基因突变作用，同时测定了脂质过氧化程度 ，DNA荧光产物生成及脂质一DNA加成物形成，探讨了光敏致突的分子机理，其结果如下：1 本实验得到的CHO细胞N。“／K“ATP酶基因的自发突变频率为O．77X10－’。经光 敏处理后，突变频率随竹红菌甲素浓度增大而增加，当HA浓度为ZOug／ml突变频率为26 ．3X10－－‘，当光敏剂浓度再增加时，由于致死效应，突变频率反而下降。在相同的光敏剂 浓度下，光照组明显高于不光照组，具有显著性差异。表明HA光敏作用具有明显的致突作用。N a“／K”ATP酶活性分析表明，突变细胞株的酶活明显下降，证实所得到的细胞是Na“／K ”ATP酶基因突变细胞，经过20代培养后，其酶活R有正常细胞的28％。这一结果表明经光 敏突变的CHO细格具有遗传的稳定性。2脂质过氧化程度以疏巴比妥酸反应产物生成量表示。实 验表明在光敏过程中，细胞膜脂质过氧化程度随HA浓度或光照时间的增加即光敏作用的增强而加 深，由于脂质过氧化反应生成的醒类化合物能与DNA反应形成希夫氏碱，生成具有荧光的DNA 报伤产物，实验测得两种荧光产物。产物1激发肢长为℃（川m发射液K为410nm，产物！的 激发肢长为390nm，发射波长为46Olll，两种DNA荧光产物的生成量均随ilA浓度 或光照时间增加而增加，但产物豆产率较低。为进一步探讨脂自由基在突变中的作用，我们用［‘ H」花生四稀酸标记细胞，光敏处理后分别测定脂溶性和非脂溶性部分的放射活性，结果表明随光 照时间的增加，脂溶性部分的放射性下降，非脂溶性部分的放射性增高，并证实分离纯化的DNA 具有较高放射性，提高脂质过氧化活性产物与DNA生成了一种共价化合物，并随光敏化程度的增 加而增加，脂质过氧化，DNA加成物的生成与细胞突变频率具有相关性。3为进一步探讨细胞突 变与脂质过氧化的关系．在光照前加入抗氧化剂丹参酮三一A，它是一种脂自由基清除剂，并且主 要滞留在细胞膜中，结果表明加入丹参酮！－A后，硫酸区比酸反应底物明显减少，DNA加成物 生成受到抑制，其抑制率随丹参酮！一A浓度增加而增高，与此同时，细胞突变频率下降，在相同 的条件下，丹参酮国一A的抑制作用与维生素E相近，略高于BHT（J羟基甲苯）。但B露醇、 SOD、NaN。显示较弱的抑制作用。这些结果指出细胞突变与脂质过氧化有关，特别与脂自由 基的作用有关。综上所述，本实验结果证实，甲素光敏反应，对体外培养细胞具有诱变作用，并且 此突变具有遗传稳定性。由于光敏剂主要滞留在细胞膜与细胞质中，直接作用于膜中＊；饱和脂肪 酸，产生脂质过氧化。脂质过氧化反应产物、脂质一DNA加成物和DNA荧光产物的生成及其抗 氧化剂抑制作用等分析结果表明，光敏过程中所产生的脂质过氧化活性产物可能是造成细胞基因突变的重要原因之一。可见(激)光诱变效应分子机理研究──脂质过氧化活性产物在基因突变中的作用@曹恩华$中国科学院生物物理研究所!北京,100101<1>VacaCE.Whilhelm J and Harm-Kingdahl M.Mutat Res,1988;195:137-14.
<2>Cao E. H.Liu,X.Q,Wang,L.Q,Wang J. J., Xu.N.K.,Biochim et Biophys Actu,1995;1249:187-191.
<3>Cao E.H,Liu X.Q.,Wang J.J.,Xu N.F.,Free.Radical Biology and Medicine 1996(in press)
<4> 许娜正,曹恩华,李景福.生物物理学报,1995;11(4).
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