a)

In

viuo.

Проще всего предоставить непростую, а иногда и небезопасную операцию введения метки самой природе. Для этого в питательную среду вносят радиоактивно меченый предшественник синтеза интересующего нас вещества в организме. Проще всего это сделать для бактерий. Меченый по тимидин за 1 час легко включается в ее ДНК до уровня, составляющего около 10% внесенной в среду радиоактивности. Точно так же метят ДНК в животных клетках, растущих в культуре ткани.

Импульсную метку в иРНК бактерий осуществляют путем введения в питательную среду С-урацила или того же Р-ортофосфата - после исчерпания или отмывки нерадиоактивного фосфора. Ввиду быстроты протекания процессов метаболизма у бактерий продолжительность такого импульса должна быть небольшой (10-30 сек.). После чего жизнедеятельность бактерий надо немедленно прекратить, например, вылить их суспензию на мелко раздробленный лед, содержащий азид натрия.

Метку в бактериальные белки, как и в белки высших организмов в культуре клеток, удобнее всего вносить с помощью меченого по С или S метионина. Напомню, что метионин является незаменимой аминокислотой (т.е. не синтезируется в самом организме) для клеток всех высших животных и некоторых бактерий. Кроме того, с него начинается синтез любого белка, что позволяет следить за началом этого процесса.

Введение метки через диету животных практически не используется, так как радиоактивные изотопы по путям метаболизма включаются во многие биологические молекулы. Кроме того разбавление радиоактивной метки происходит за счет собственных запасов организма, например, незаменимых аминокислот, полученных в результате катаболизма (расщепления) собственных белков. Все это требует большого расхода дорогостоящих радиоактивных препаратов и связано с повышенной степенью радиационной опасности.

Здесь уместно заметить, что радиоактивная метка вводится, точнее сказать, создается в аминокислотах, нуклеотидах и других биологических значимых молекулах путем специального облучения в атомных реакторах. Каталоги специализированных зарубежных фирм содержат многие сотни наименований радиоактивно меченых молекул. Чего, к сожалению, нельзя сказать об отечественной продукции. б) In vitro.

Введение радиоактивной метки в уже очищенные белки или нуклеиновые кислоты можно производить и в лабораторных условиях с помощью химических реакций замещения или присоединения радиоактивных атомов, а иногда и простых радиоактивно меченых молекул. Эти реакции достаточно сложны и рассматривать их здесь не имеет смысла. Чаще введение метки осуществляется в процессе идущих in vitro ферментативных реакций синтеза биополимеров с использованием радиоактивно меченых предшественников (Р-АТФ, аминокислот, нуклеозидтрифосфатов и проч.) Некоторые из ферментов присоединяют только одно меченое звено на конец цепи соответствующего полимера.

Другие ферменты, ведущие в пробирке комплементарный синтез биополимеров (ДНК-полимеразы, РНК-полимеразы, рибосомальные комплексы) при наличии радиоактивно меченых мономерных предшественников (рибо- и дезоксирибонуклеозидтрифосфатов, аминоацил-тРНК) могут включать радиоактивную метку во все или некоторые звенья полимерных цепей, придавая им очень высокую степень радиоактивности.

В заключение следует отметить, что по причинам безопасности и удобства детектирования результатов биосинтеза в последние годы возникла тенденция к замене радиоактивной метки на флюоресцентную, что мы уже наблюдали на примере эволюции метода секвенирования ДНК.