Инактивация вирусов ультрафиолетом представляет собой, как правило, одноударную реакцию, удовлетворяющую уравнению. Обычно допускают, что поглощение одного кванта может инактивировать вирус. Однако лишь очень немногие из поглощенных квантов являются эффективными. Квантовый выход, который представляет собой отношение числа эффективных квантов к числу поглощенных, составляет величину порядка 10_3 или менее; это показывает, что подавляющее большинство поглощенных квантов либо неспособно вызывать длительные химические изменения, либо вызывает изменения, не сопровождающиеся потерей инфекционности. Для инфекционных РНК ВТМ и вируса полиомиелита, которые примерно равны по величине, квантовый выход при 2537 А составляет около 8*10-4.
Действие ультрафиолета на вирусы
Спектр действия инактивации ультрафиолетом, т. е. квантовый выход для различных длин волн, почти полностью совпадает со спектром поглощения нуклеиновых кислот. Таким образом, большинство инактивирующих квантов поглощается этими соединениями.
В случае вирусов, облученных ультрафиолетом в воде или в солевых растворах, незначительно поглощающих это излучение, вторичными эффектами обычно можно пренебречь. Многие органические вещества, однако, уменьшают истинную эффективность ультрафиолета за счет экранирования, проявляющегося в поглощении излучения.
Давно известно, что химическое действие ультрафиолета на ДНК обусловлено главным образом поглощением этого излучения пиримидиновыми кольцами. Поглощение ультрафиолета цитозином вызывает его гидратацию путем присоединения воды к углеродным атомам в положениях 4 и 5. Другой реакцией, наблюдаемой в двухцепочечной ДНК, является образование сшивок между двумя цепями. Однако ни одна из этих реакций не в состоянии объяснить действительно наблюдаемые эффекты воздействия ультрафиолета на вирусы и клетки, ибо дозы облучения, необходимые для индукции химических изменений, слишком велики и намного превышают те, об эффекте которых идет речь.
Бьюкерс и Берендс обнаружили, что действие малых доз ультрафиолета на растворы тимина приводит к образованию димеров тимина с максимумом эффективности при Х = 2700 А. Более высокие дозы УФ расщепляют эти димеры с максимальной эффективностью при 2400 А. В настоящее время твердо установлено, что основным механизмом повреждения ДНК ультрафиолетом, имеющим биологическое значение, является образование димеров между соседними пиримидиновыми основаниями в одной и той же полинуклеотидной цепи. Репликация ДНК, по-видимому, блокируется димерами тимина. Образуются также тимин-цитозиновые и цитозин-цитозиновые димеры; последние являются значительно менее стабильными и, вероятно, играют меньшую роль в радиационном повреждении, хотя и могут иметь отношение к мутагенезу, обусловленному ультрафиолетом.
Замена тимина 5-бромурацилом в ДНК бактериофагов и других вирусов делает их более чувствительными к ультрафиолету, а также к видимому свету. Такая замена уменьшает эффективность некоторых репаративных механизмов, описанных ниже. В РНК под действием ультрафиолета образуются димеры урацила, которые, вероятно, ответственны за большинство повреждений РНК-содержащих вирусов, вызванных ультрафиолетом.
Однако чувствительность РНК-содержащих вирусов к ультрафиолету определяется не только их нуклеиновой кислотой. Известны два штамма ВТМ, Ui и U2, один из которых в 6 раз более чувствителен к ультрафиолету, чем другой, однако инфекционная РНК обоих вирусов обладает одинаковой чувствительностью к этому излучению. Следовательно, чувствительность более чувствительного штамма должна быть обусловлена некоторой особенностью строения его белкового капсида.
Большие дозы ультрафиолета не только инактивируют инфекционность, но и изменяют ряд других свойств вируса, что, по-видимому, объясняется повреждением ультрафиолетом различных составных частей вириона. Ультрафиолетовый свет, так же как и ионизирующие излучения, вызывает мутации у вирусов. Мутационные изменения, наблюдаемые у бактериофага Т4 при облучении его ультрафиолетом, по- видимому, обусловлены в основном замещением цитозина тимином.