ДЕЗОКСИРИБОНУКЛЕАЗЫ

ДЕЗОКСИРИБОНУКЛЕАЗЫ (дезоксирибонуклеинат — олигонуклеотидогидролаза и дезоксирибонуклеинат — 3'-нуклеотидогидролаза; КФ 3.1.4.5 и 3.1.4.6; ДНК-аза I и ДНК-аза II соответственно) — ферменты, расщепляющие (деполимеризующие) дезоксирибонуклеиновые кислоты; относятся к классу гидролаз и подклассу гидролаз фосфомоноэфиров. Биол, роль Д. заключается в их участии в биосинтезе ДНК (см. нуклеазы (см.) и по механизму действия являются фосфодиэстеразами, поскольку они расщепляют одну из эфирных связей двойного эфира фосфорной к-ты. ДНК-азы широко распространены в органах и тканях живых организмов, причем Д., полученные из разных органов и биол, жидкостей организма, неодинаковы по своим свойствам и механизму действия. ДНК-аза I (КФ 3.1.4.5) катализирует гидролиз ДНК до моно-, олиго- или полинуклеотидов. ДНК-аза II (КФ 3.1.4.б) деполимеризует ДНК до 3'-дезоксирибонуклеотидов. В зависимости от характера действия Д. подразделяют на экзодезоксирибонуклеазы, катализирующие последовательное отщепление концевых дезоксирибонуклеотидных фрагментов, и эндодезоксирибонуклеазы, расщепляющие межнуклеотидные связи внутри молекулы ДНК.

Наиболее изучены свойства ДНКазы I из поджелудочной железы. Оптимум ее действия наблюдается в нейтральной или слабощелочной среде. Фермент активируется ионами Mg²⁺ и ингибируется цитратом, ЭДТА и другими комплексообразующими агентами, связывающими двухвалентные катионы. Продуктами ферментативного гидролиза ДНК, катализируемого этой ДНК-азой, являются олигонуклеотиды с концевыми 5'-фосфорильными группами. ДНК-аза II имеет оптимум pH при 4,5—5,5; продуктами ее гидролиза ДНК являются олигонуклеотиды с 3'-концевыми фосфорильными группами.

Из бактериальных и других источников выделен ряд эндо-ДНК-аз. Активность некоторых бактериальных ДНК-аз индуцируется при заражении вирусами или фагами. Так, у Е. coli ДНК-азная активность резко возрастает при заражении фагами Т2, Т4, Т5, лямбда и др. Аналогичное явление описано при инфицировании вирусами других бактерий, а также некоторых животных тканей. Особый вид Д. представляют собой эндонуклеазы с чрезвычайно узкой субстратной специфичностью, направленной на определенную последовательность из нескольких нуклеотидов в молекуле ДНК, получившие название рестриктаз. Так, рестриктаза RI из Е. coli действует только на последовательность нуклеотидов гуанин — аденин — аденин — тимин — тимин — цитозин, расщепляя ее у аденилового остатка. Благодаря такой узкой специфичности рестриктазы разрывают молекулу ДНК лишь в немногих местах. У бактерии-хозяина аденин в последовательности, специфичной для рестриктазы R1, метилирован, т. е. характер субстрата изменен, благодаря чему ДНК хозяина устойчива к действию рестриктазы, а чужеродная ДНК подвергается расщеплению.

У многих микроорганизмов описана также особая группа АТФ-зависимых ДНК-аз. Эти ферменты обладают экзонуклеолитическим действием, сопряженным с распадом АТФ.

Некоторые из Д. гидролизуют также и РНК и являются неспецифическими нуклеазами (см.). К таким Д. относятся, напр., экзонуклеаза (фосфодиэстераза) змеиного яда, расщепляющая нуклеиновые к-ты до 5'-мононуклеотидов, и экзонуклеаза из селезенки животных, гидролизующая нуклеиновые к-ты до 3'-мононуклеотидов. В процессе онтогенеза активность ДНК-аз в тканях повышается, что коррелирует со скоростью синтеза

ДНК. Эти наблюдения соответствуют данным о том, что ДНК-азы необходимы для процессов Репарация генетических повреждений).

Дезоксирибонуклеазы как препарат

В клинике широко применяется препарат панкреатической ДНК-азы, получаемой из поджелудочной железы крупного рогатого скота. Лиофильно высушенная панкреатическая Д. представляет собой белый рыхлый порошок без запаха, растворимый в воде; в водных р-рах фермент инактивируется. Д. термолабильна и не выдерживает нагревания выше 55°. Показано, что Д. тормозит синтез вирусной ДНК и задерживает размножение ДНК-содержащих вирусов (аденовирусов, вирусов герпеса, вирусов осповакцины и др.). В живые клетки Д. проникает, подобно нек-рым макромолекулам, путем пиноцитоза (см.) и оказывается изолированной в пиноцитозных вакуолях. Полагают, что поэтому Д. в дозах, существенно превышающих терапевтические, не повреждает собственной ДНК живых клеток, не тормозит ее синтез, не вызывает мутации и не обладает эмбриотоксическим и тератогенным действием. Д. гидролизует вирусную ДНК, поскольку вирусы, как и Д., попадают в клетки путем пиноцитоза и также оказываются в пиноцитозных вакуолях, где повреждается их защитная белковая оболочка, и вирусная ДНК становится доступной для ДНК-азы.

Со свойствами Д. деполимеризовать молекулы ДНК связана также ее способность разжижать гной, вязкость к-рого обусловлена дезоксирибонуклеопротеидами ядер погибших лейкоцитов.

Д. применяют для лечения ряда заболеваний, вызываемых ДНК-содержащими вирусами: герпетических кератитов, аденовирусных конъюнктивитов и кератитов, острых катаров верхних дыхательных путей аденовирусной природы. Д. эффективна при herpes zoster, при рецидивирующих формах herpes simplex. Препараты Д. используют при нагноительных процессах в легких для разжижения гноя и его эвакуации. Имеются данные об эффективности парентерального и субменингеального введения Д. при гнойных менингитах. При аденовирусных конъюнктивитах Д. в физиол, р-ре (2 мг/мл) закапывают по 3—4 капли в ное и по 1 — 2 капли в конъюнктивальный мешок каждые 3 часа (с перерывом на ночь) в течение 3—4 дней. Острые явления аденовирусного конъюнктивита обычно исчезают на 1—3-й день. При аденовирусных и герпетических кератитах и кератоувеитах р-р Д. такой же концентрации вводят по 0,5 мл ежедневно под конъюнктиву больного глаза на протяжении 2—4 нед. и закапывают в глаз 3—4 раза в день. Болевые явления при вирусных кератитах исчезают обычно через 2—3 дня после начала лечения препаратом ДНКазы, а отеки, инфильтраты, преципитаты — через 8—14 дней. При острых катарах верхних дыхательных путей аденовирусной природы р-р Д. той же концентрации вводят в дыхательные пути в виде аэрозоля в течение 2—5 дней (по 2—3 ингаляции ежедневно).

Для лечения герпетических заболеваний кожи у взрослых внутримышечно вводят по 50 мг Д. в 5 мл физиол, р-ра или новокаина (0,25 или 0,5%) каждые 4 часа на протяжении 3—10 дней.

Применение Д. противопоказано при повышенной чувствительности к ней, хотя введение Д. редко вызывает аллергические реакции.

Д. выпускают стерильной во флаконах по 5,10,25 мг с содержанием не менее 5000—7000 ЕА (единиц активности) в 1 г. Лиофильно высушенный препарат во флаконах хранят в холодильнике (4°); р-р Д. (2 мг/мл) сохраняет активность в течение 12 час. при хранении на холоду.

Библиография: Нуклеазы микроорганизмов, под ред. А. М. Безбородова, с. 176, М., 1974, библиогр.; Нуклеиновые кислоты, пер. с англ., под ред. И. Б. Збарского, с. 97, М., 1966, библиогр.; Пирс Э. Гистохимия, пер. с англ., М., 1962; Ш а-п о т В. С. Нуклеазы, с. 72, М., 1968, библиогр.

И. Б. Збарский; Р. И. Салганик (фарм.).