Èíèöèàòîðîì ñîçäàíèÿ ñåêòîðà áèîëîãè÷åñêèõ èññëåäîâàíèé ÿâëÿëñÿ äîêòîð ôèçèêî-ìàòåìàòè÷åñêèõ íàóê Â.È.Äàíèëîâ - ðóêîâîäèòåëü îòäåëà ñèíõðîöèêëîòðîíà ËßÏ.  ýòîò ïåðèîä Â.È.Äàíèëîâ àêòèâíî ðàçâèâàë ðàáîòû ïî äåéñòâèþ ìàãíèòíûõ ïîëåé ñ ðàçëè÷íûìè õàðàêòåðèñòèêàìè íà áèîëîãè÷åñêèå îáúåêòû. Áèîëîãè, îðãàíèçîâàííûå â ãðóïïó ìàãíèòíûõ èñïûòàíèé, ðàáîòàëè ïî ñïåöèàëüíîìó íàðÿä-çàêàçó Ìèíèñòåðñòâà ñðåäíåãî ìàøèíîñòðîåíèÿ. Ïðîâîäèëîñü èçó÷åíèå âëèÿíèÿ èìïóëüñíûõ è ïåðåìåííûõ ìàãíèòíûõ ïîëåé íà ðàñòåíèÿ, áàêòåðèè è ôàãè, ëèìôîöèòû êðîâè ÷åëîâåêà, íåðâíûå êëåòêè (íà ìîäåëè íåéðîíîâ ìîëëþñêîâ). Íàðÿäó ñ ýòèì èçó÷àëèñü ðåàêöèè ðàñòèòåëüíûõ îáúåêòîâ íà ýêðàíèðîâàíèå ãåîìàãíèòíîãî ïîëÿ Çåìëè (ÃÌÏ). Ïðè ýòîì èñïîëüçîâàëàñü ñêîíñòðóèðîâàííàÿ â ÎÈßÈ óñòàíîâêà "Ìàãíèòíûé ýêðàí", îáåñïå÷èâàâøàÿ îñëàáëåíèå ÃÌÏ â 105 - 106 ðàç. Ýòè ðàáîòû ïðîâîäèëèñü ñîâìåñòíî ñ ñîòðóäíèêàìè Èíñòèòóòà áîòàíèêè èìåíè Í.Ã. Õîëîäíîãî ÀÍ ÓÑÑÐ (ã.Êèåâ).

         Â óñëîâèÿõ ýêðàíèðîâàíèÿ ÃÌÏ äîìèíèðóþùåé ðåàêöèåé ÿâèëàñü çàäåðæêà ïðîðàñòàíèÿ ñåìÿí ðàçíûõ âèäîâ ðàñòåíèé è òîðìîæåíèå ðîñòà èõ ïðîðîñòêîâ. Áûëî âûÿâëåíî ñíèæåíèå ïðîëèôåðàòèâíîãî ïóëà êëåòîê è óâåëè÷åíèå îáùåé äëèòåëüíîñòè öèêëà èõ ðåïðîäóêöèè çà ñ÷åò óäëèíåíèÿ îòäåëüíûõ ôàç (â îñíîâíîì ïðåñèíòåòè÷åñêîé, à ó íåêîòîðûõ ðàñòåíèé è ïîñòñèíòåòè÷åñêîé). Èññëåäîâàíèå äèíàìèêè ñèíòåçà ÐÍÊ è áåëêîâ, äîìèíèðóþùåãî èìåííî â ýòèõ ôàçàõ êëåòî÷íîãî öèêëà, âûÿâèëî ñíèæåíèå ôóíêöèîíàëüíîé àêòèâíîñòè ãåíîìà ó âñåõ èññëåäîâàííûõ ðàñòåíèé â ðàííèé ïðåðåïëèêàòèâíûé ïåðèîä. Ïîëó÷åííûå ðåçóëüòàòû ñâèäåòåëüñòâîâàëè î òîì, ÷òî ÃÌÏ ÿâëÿåòñÿ áèîëîãè÷åñêè çíà÷èìûì ôàêòîðîì, îêàçûâàþùåì îïðåäåëåííîå âëèÿíèå íà ïðîöåññû òðàíñêðèïöèè, òðàíñëÿöèè è íà ïðîëèôåðàòèâíûå ïðîöåññû â ðàñòèòåëüíîé êëåòêå.

         Ïðîâåäåííîå íà êëåòêàõ ÷åëîâåêà èññëåäîâàíèå âëèÿíèå ìåíÿþùåãîñÿ âî âðåìåíè ïî ïèëîîáðàçíîìó çàêîíó ìàãíèòíîãî ïîëÿ (ÌÏ) ñ íàïðÿæåííîñòüþ â ìàêñèìóìå 300 Ý íà õðîìîñîìû ëèìôîöèòîâ êðîâè ÷åëîâåêà ïîêàçàëî, ÷òî ýôôåêòèâíîñòü âîçäåéñòâèÿ ÌÏ ñóùåñòâåííî çàâèñèò îò òåìïåðàòóðû êóëüòèâèðîâàíèÿ êëåòîê. Ïðè êóëüòèâèðîâàíèè ëèìôîöèòîâ â äèàïàçîíå òåìïåðàòóð 37 - 41,5 Ñ áûëî îòìå÷åíî óâåëè÷åíèå ÷èñëà êëåòîê ñ õðîìîñîìíûìè àáåððàöèÿìè ñ ðîñòîì òåìïåðàòóð îò 38,5 Ñè âûøå, îñîáåííî â ñëó÷àÿõ ñîâìåñòíîãî âîçäåéñòâèÿ ìàãíèòíîãî ïîëÿ è âûñîêèõ òåìïåðàòóð.

         Ñ ó÷åòîì ïîëó÷åííûõ ðåçóëüòàòîâ, è â öåëÿõ êîîðäèíàöèè ðàáîò â îáëàñòè áèîëîãèè è ìåäèöèíû, à òàêæå ðàçâèòèÿ íîâûõ íàïðàâëåíèé â îòäåëå ñèíõðîöèêëîòðîíà ËßÏ áûë ñîçäàí ñåêòîð áèîëîãè÷åñêèõ èññëåäîâàíèé (Ïðèêàç ïî ÎÈßÈ ¹3388 îò 29 íîÿáðÿ 1977 ã.). Äëÿ ðóêîâîäñòâà ñåêòîðîì áûë ïðèãëàøåí ïðîôåññîð Â.È.Êîðîãîäèí, à ñ 1986 ã. ñåêòîð âîçãëàâèë ïðîôåññîð Å.À.Êðàñàâèí.

         Íàðÿäó ñ èññëåäîâàíèÿìè â îáëàñòè ìàãíèòîáèîëîãèè â ñåêòîðå íà÷àëè àêòèâíî ðàçâèâàòüñÿ ðàäèîáèîëîãè÷åñêèå èññëåäîâàíèÿ íà áàçîâûõ óñòàíîâêàõ ÎÈßÈ. Îñíîâíîé çàäà÷åé ýòèõ èññëåäîâàíèé ÿâëÿëîñü âûÿñíåíèå ìåõàíèçìîâ, îïðåäåëÿþùèõ ðàçëè÷èÿ â áèîëîãè÷åñêîé ýôôåêòèâíîñòè èîíèçèðóþùèõ èçëó÷åíèé ñ ðàçíûìè ôèçè÷åñêèìè õàðàêòåðèñòèêàìè. Íà ïðîòÿæåíèè íåñêîëüêèõ äåñÿòèëåòèé îäíîé èç êëþ÷åâûõ â ðàäèàöèîííîé áèîëîãèè ÿâëÿëàñü ïðîáëåìà ÎÁÝ èîíèçèðóþùèõ èçëó÷åíèé ñ ðàçíûìè ôèçè÷åñêèìè õàðàêòåðèñòèêàìè. Íåñìîòðÿ íà èíòåíñèâíûå èññëåäîâàíèÿ ïðîáëåìû ÎÁÝ èçëó÷åíèé ðàçëè÷àþùèõñÿ ïî ëèíåéíîé ïåðåäà÷å ýíåðãèè (ËÏÝ), ïðîâîäèìûå âî ìíîãèõ ëàáîðàòîðèÿõ ìèðà, ìåõàíèçìû, îïðåäåëÿþùèå ýòè ðàçëè÷èÿ, íå áûëè âûÿñíåíû. Äëÿ îáúÿñíåíèÿ çàêîíîìåðíîñòåé ëåòàëüíîãî äåéñòâèÿ èçëó÷åíèé, ðàçëè÷àþùèõñÿ ïî ËÏÝ, íà êëåòêè ðàçëè÷íîãî ïðîèñõîæäåíèÿ áûëè ñîçäàíû ìíîãî÷èñëåííûå ìàòåìàòè÷åñêèå ìîäåëè. Îäíàêî â ðàìêàõ ðàçâèòûõ ïðåäñòàâëåíèé îêàçàëîñü íåâîçìîæíûì îáúÿñíèòü íåîäíîçíà÷íóþ çàâèñèìîñòü ÎÁÝ îò ËÏÝ. Ãëàâíàÿ òðóäíîñòü, êîòîðàÿ ïðåïÿòñòâîâàëà ðàñêðûòèþ ïðèðîäû ÎÁÝ, çàêëþ÷àëàñü â òîì, ÷òî ÎÁÝ íåîäíîçíà÷íî îïðåäåëÿåòñÿ êàê ÷èñòî ôèçè÷åñêèìè ôàêòîðàìè, îòðàæàþùèìè îñîáåííîñòè ïåðåäà÷è ýíåðãèè âåùåñòâó êëåòîê, òàê è ðàçëè÷íûìè ôàêòîðàìè áèîëîãè÷åñêîé ïðèðîäû. Íåñìîòðÿ íà òî, ÷òî äâîéíàÿ ïðèðîäà ÎÁÝ áûëà ïîíÿòà óæå äàâíî è, áîëåå òîãî, áûëè ïðîäåëàíû ðàáîòû, â êîòîðûõ ïðåäïðèíèìàëèñü ïîïûòêè ðàçäåëèòü ôèçè÷åñêóþ è áèîëîãè÷åñêóþ ñîñòàâëÿþùèå â öåëÿõ ïîëó÷åíèÿ ñîîòâåòñòâóþùèõ ôîðìóë äëÿ âû÷èñëåíèÿ êîýôôèöèåíòîâ ÎÁÝ, ìåõàíèçìû, îïðåäåëÿþùèå ðàçëè÷èÿ â ÎÁÝ èîíèçèðóþùèõ èçëó÷åíèé ðàçíîãî êà÷åñòâà âûÿñíåíû íå áûëè. Ïðè÷èíîé ýòîãî ÿâëÿëñÿ íå ó÷åò òîãî âàæíîãî ôàêòà, ÷òî áèîëîãè÷åñêàÿ ñîñòàâëÿþùàÿ ñàìà ìîæåò çàâèñåòü îò ËÏÝ. Íà îñíîâå ýòîãî âîçíèêëî ëîæíîå ïðåäñòàâëåíèå î òîì, ÷òî çàâèñèìîñòü ÎÁÝ îò ËÏÝ öåëèêîì îïðåäåëÿåòñÿ ìèêðîñêîïè÷åñêèì ðàñïðåäåëåíèåì ïåðåäàííîé ýíåðãèè èçëó÷åíèé ãåíåòè÷åñêèì ñòðóêòóðàì, îòâåòñòâåííûì çà ðåàëèçàöèþ ðàäèàöèîííî-èíäóöèðîâàííîãî ýôôåêòà.

         Â ýêñïåðèìåíòàõ, âûïîëíåííûõ íà óñêîðèòåëÿõ òÿæåëûõ èîíîâ, áûëî óñòàíîâëåíî, ÷òî áèîëîãè÷åñêàÿ ýôôåêòèâíîñòü èîíèçèðóþùèõ èçëó÷åíèé ðàçíîãî êà÷åñòâà ïî èõ ëåòàëüíîìó äåéñòâèþ íà êëåòêè ïðî- è ýóêàðèîò îïðåäåëÿåòñÿ äâóìÿ ôàêòîðàìè ðàçëè÷íîé ïðèðîäû: ôèçè÷åñêèìè õàðàêòåðèñòèêàìè èçëó÷åíèé è áèîëîãè÷åñêèìè ñâîéñòâàìè ñàìèõ êëåòîê - èõ ñïîñîáíîñòüþ âîññòàíàâëèâàòüñÿ îò ëó÷åâûõ ïîâðåæäåíèé. Ãëàâíûé âûâîä, ñäåëàííûé â ðåçóëüòàòå ïðîâåäåííûõ ýêñïåðèìåíòàëüíûõ è òåîðåòè÷åñêèõ èññëåäîâàíèé, íà îñíîâå ÷åãî áûëà ðåøåíà ïðîáëåìà ÎÁÝ, çàêëþ÷àëñÿ â òîì, ÷òî ñïîñîáíîñòü ê ðåïàðàöèè ïîâðåæäåíèé ÄÍÊ çàâèñèò îò ËÏÝ, òàê êàê õàðàêòåð ëåòàëüíûõ ïîâðåæäåíèé òàêæå èçìåíÿåòñÿ è ÿâëÿåòñÿ çàâèñèìûì îò ËÏÝ /1/.

         Â êîíöå 70-õ ãã. ðàáîòàìè îòå÷åñòâåííûõ è çàðóáåæíûõ àâòîðîâ áûëî óñòàíîâëåíî, ÷òî îñíîâíûìè ïîâðåæäåíèÿì è ñòðóêòóðû ÄÍÊ, ïðèâîäÿùèìè êëåòêè ê ãèáåëè, ÿâëÿþòñÿ äâóíèòåâûå ðàçðûâû (ÄÐ). Íåñêîëüêî ïîçäíåå áûëî òàêæå ïîêàçàíî, ÷òî áàêòåðèè - êëåòêè êèøå÷íîé ïàëî÷êè (E.coli), ïðè îïðåäåëåííûõ óñëîâèÿõ ïîãèáàþò â ðåçóëüòàòå âîçíèêíîâåíèÿ ïî êðàéíå ìåðå îäíîãî ÄÐ ÄÍÊ â õðîìîñîìå. Ñ ó÷åòîì âûÿâëåííûõ ôàêòîâ âûäâèíóòîå ïîëîæåíèå îá èçìåíåíèè õàðàêòåðà ëåòàëüíûõ ïîâðåæäåíèé ñ èçìåíåíèåì ËÏÝ èçëó÷åíèé ìîæíî áûëî ýêñïåðèìåíòàëüíî îáîñíîâàòü. Ýòîìó ñïîñîáñòâîâàëî è òî îáñòîÿòåëüñòâî, ÷òî ê òîìó âðåìåíè áûëè ïîëó÷åíû ðàçíîîáðàçíûå ðåïàðàöèîííî-äåôèöèòíûå ìóòàíòû êëåòîê E.coli. Èõ èñïîëüçîâàíèå ïîçâîëÿëî èññëåäîâàòü âëèÿíèå ðàçëè÷íûõ ýòàïîâ ðåïàðàöèîííîãî ïðîöåññà íà îñîáåííîñòè ëåòàëüíîãî äåéñòâèÿ èçëó÷åíèé øèðîêîãî äèàïàçîíà ËÏÝ.

          Íà îñíîâå èçâåñòíûõ ïðåäñòàâëåíèé î çàêîíîìåðíîñòÿõ èíäóêöèè è ðåïàðàöèè ïåðâè÷íûõ ïîâðåæäåíèé ÄÍÊ ó áàêòåðèé E.coli ïðè îáëó÷åíèè áûëà ðàçðàáîòàíà ìàòåìàòè÷åñêàÿ ìîäåëü ëó÷åâîé èíàêòèâàöèè áàêòåðèé. Ñ èñïîëüçîâàíèåì ìåòîäîâ ìèêðîäîçèìåòðèè áûëî ïîêàçàíî, ÷òî ïðè ãàììà-îáëó÷åíèè êëåòîê E.coli îñíîâíîé òèï ëåòàëüíûõ ïîâðåæäåíèé ÄÍÊ - äâóíèòåâûå ðàçðûâû, âîçíèêàþò â ïðîöåññå ðåïàðàöèè îäíîíèòåâûõ ðàçðûâîâ (ÎÐ) ÄÍÊ è ÿâëÿþòñÿ ýíçèìàòè÷åñêèìè ÄÐ ÄÍÊ. Âûõîä ïðÿìûõ ÄÐ ÄÍÊ, íåïîñðåäñòâåííî èíäóöèðóåìûõ ãàììà-îáëó÷åíèåì, ñóùåñòâåííî ìåíüøèé. Ñ âîçðàñòàíèåì ËÏÝ ÷àñòèö èçìåíÿåòñÿ êà÷åñòâî ÄÐ ÄÍÊ, ñâÿçàííîå ñ óâåëè÷åíèåì âûõîäà "êîìïëåêñíûõ" ÄÐ. Êîìïëåêñíûå ÄÐ ïðè ïðîõîæäåíèè òÿæåëîé ÷àñòèöû ÷åðåç íèòü ÄÍÊ õàðàêòåðèçóþòñÿ îäíîâðåìåííûìè ðàçðûâàìè íå òîëüêî ãëàâíîé öåïè âàëåíòíîñòè, íî è ïîâðåæäåíèÿìè îñíîâàíèé â ìåñòå ðàçðûâà, ïîâðåæäåíèÿìè ñàõàðà. Ðàçðàáîòàííàÿ áèîôèçè÷åñêàÿ ìîäåëü îáúÿñíÿëà äëÿ êëåòîê E.coli ðàçíûõ ãåíîòèïîâ çàâèñèìîñòü îò ËÏÝ èçëó÷åíèé ðàäèî÷óâñòâèòåëüíîñòè, ôîðìû êðèâûõ âûæèâàíèÿ, äåéñòâèÿ ðàçíûõ ìîäèôèöèðóþùèõ ôàêòîðîâ. Áûëî ïîêàçàíî, ÷òî ïðè ãàììà-îáëó÷åíèè âåëè÷èíà ðàäèî÷óâñòâèòåëüíîñòè îïðåäåëÿåòñÿ ýôôåêòèâíîñòüþ ðåïàðàöèîííûõ ñèñòåì êëåòîê, ïðè äåéñòâèè æå òÿæåëûõ çàðÿæåííûõ ÷àñòèö ðàäèî÷óâñòâèòåëüíîñòü äåòåðìèíèðîâàíà ëèøü ôèçè÷åñêèìè ñâîéñòâàìè èçëó÷åíèé. Õàðàêòåð çàâèñèìîñòè ðàäèî÷óâñòâèòåëüíîñòè êëåòîê îò ËÏÝ èçëó÷åíèé îáóñëîâëèâàåòñÿ ñòåïåíüþ ÷óâñòâèòåëüíîñòè E.coli ê ãàììà-îáëó÷åíèþ.

         Ýêñïåðèìåíòàëüíàÿ ïðîâåðêà ïîäòâåðäèëà âñå ñëåäñòâèÿ ðàçðàáîòàííîé ìîäåëè. Áûëî óñòàíîâëåíî, ÷òî:

         õàðàêòåð çàâèñèìîñòè ðàäèî÷óâñòâèòåëüíîñòè áàêòåðèé E.coli ãåíåòè÷åñêè äåòåðìèíèðîâàí è îïðåäåëÿåòñÿ òèïîì è âûõîäîì ëåòàëüíûõ ïîâðåæäåíèé, èíäóöèðóåìûõ ïðè ãàììà-îáëó÷åíèè; çàâèñèìîñòü ðàäèî÷óâñòâèòåëüíîñòè êëåòîê ñ íîðìàëüíûì ðåïàðàöèîííûì ãåíîòèïîì îò ËÏÝ ìîæåò îïèñûâàòüñÿ ëèáî êðèâîé ñ ëîêàëüíûì ìàêñèìóìîì, ëèáî áåç ìàêñèìóìà, â çàâèñèìîñòè îò óñëîâèé, âëèÿþùèõ íà âûõîä ÄÐ ÄÍÊ ýíçèìàòè÷åñêîé ïðèðîäû è îïðåäåëÿþùèõ ÷óâñòâèòåëüíîñòü êëåòîê ê ãàììà -îáëó÷åíèþ; çàâèñèìîñòü ðàäèî÷óâñòâèòåëüíîñòè îò ËÏÝ ìóòàíòîâ ñ áëîêîì ìåäëåííîé ðåïàðàöèè ÄÍÊ èìååò íèñïàäàþùèé õàðàêòåð ïðè âñåõ çíà÷åíèÿõ ËÏÝ, è êîýôôèöèåíòû ÎÁÝ èçëó÷åíèé íå ïðåâûøàþò 1; äëÿ ìóòàíòà ñ ýôôåêòèâíî ðàáîòàþùåé ñèñòåìîé ðåïàðàöèè õàðàêòåðíà çàâèñèìîñòü ñ ðåçêî âûðàæåííûì ìàêñèìóìîì; ïðè çíà÷åíèÿõ ËÏÝ ? 100 êýÂ/ìêì èìååò ìåñòî íèâåëèðîâàíèå ðàäèî÷óâñòâèòåëüíîñòè âñåõ êëåòî÷íûõ øòàììîâ íåçàâèñèìî îò ðåïàðàöèîííîãî ãåíîòèïà, îáóñëîâëåííîå èíäóêöèåé ïðÿìûõ êîìïëåêñíûõ ÄÐ ÄÍÊ.

         Ðàçâèòûå ìîäåëüíûå ïðåäñòàâëåíèÿ ïîñëóæèëè îñíîâîé äëÿ èçó÷åíèÿ ôàêòîðîâ, îïðåäåëÿþùèõ ôîðìó êðèâûõ âûæèâàíèÿ (S) êëåòîê E.coli îò äîçû (D) èçëó÷åíèé, ðàçëè÷àþùèõñÿ ïî ËÏÝ. Èññëåäîâàíèÿ âëèÿíèÿ ôàêòîðîâ ðàçëè÷íîé ïðèðîäû íà ôîðìó çàâèñèìîñòè S(D) ó êëåòîê E.coli ïîêàçàëè , ÷òî ýêñïîíåíöèàëüíûé òèï ýòîé çàâèñèìîñòè ðåàëèçóåòñÿ â òîì ñëó÷àå, êîãäà â ïðîöåññå ðåïàðàöèè êàæäîãî âîçíèêàþùåãî ïîâðåæäåíèÿ â êëåòêå ïðè îáëó÷åíèè îñòàþòñÿ íå âîññòàíîâëåííûå ïîâðåæäåíèÿ, ïîä÷èíÿþùèåñÿ ïóàññîíîâñêîìó ðàñïðåäåëåíèþ. Óãîë íàêëîíà ýêñïîíåíòû, îòðàæàþùèé ðàäèî÷óâñòâèòåëüíîñòü êëåòîê, ñîîòâåòñòâóåò â ýòîì ñëó÷àå âûõîäó íå ðåïàðèðóåìûõ ïîâðåæäåíèé ÄÍÊ. Ïðåäåëû ÷óâñòâèòåëüíîñòè êëåòîê ê ãàììà-îáëó÷åíèþ îáóñëîâëåíû âûõîäîì ïðÿìûõ ÄÐ ÄÍÊ è ðàçìåðîì ÷óâñòâèòåëüíîé ìèøåíè. Íåëèíåéíûé â ïîëóëîãàðèôìè÷åñêîì ìàñøòàáå õàðàêòåð êðèâûõ âûæèâàíèÿ áàêòåðèé E.coli ìîæåò îáóñëîâëèâàòüñÿ ðÿäîì áèîëîãè÷åñêèõ ìåõàíèçìîâ, ðåàëèçóåìûõ íà ïîïóëÿöèîííîì, êëåòî÷íîì è ìîëåêóëÿðíîì óðîâíÿõ. Íàèáîëåå ñóùåñòâåííûìè ïðè÷èíàìè, îáóñëîâëèâàþùèìè ñèãìîèäíûé õàðàêòåð çàâèñèìîñòè S(D), ÿâëÿþòñÿ îñîáåííîñòè ðåïëèêàöèè áàêòåðèàëüíîé õðîìîñîìû, ïðèâîäÿùèå ê ìíîãîêîïèéíîñòè ãåíîìà. Íàðÿäó ñ ôàêòîðîì ìíîãîêîïèéíîñòè â ôîðìèðîâàíèè ïëå÷à êðèâîé âûæèâàíèÿ êëåòîê ñ íîðìàëüíûì ðåïàðàöèîííûì ãåíîòèïîì ìîæåò ïðèíèìàòü ó÷àñòèå ðåêîìáèíàöèîííàÿ ðåïàðàöèÿ íà ãîìîëîãè÷íûõ ó÷àñòêàõ ÄÍÊ. Ñ âîçðàñòàíèåì ËÏÝ ñèãìîèäíûå ïðè ãàììà-îáëó÷åíèè êðèâûå âûæèâàíèÿ áàêòåðèé E.coli ïðåòåðïåâàþò õàðàêòåðíûå èçìåíåíèÿ, çàêëþ÷àþùèåñÿ â óìåíüøåíèè âåëè÷èíû ïëå÷à è èçìåíåíèè óãëà íàêëîíà - âîçðàñòàíèè åãî â îáëàñòè ïðîìåæóòî÷íûõ çíà÷åíèé è ïîñòåïåííîì åãî óìåíüøåíèè ïðè äàëüíåéøåì âîçðàñòàíèè ËÏÝ. Èçó÷åíèå ïðèðîäû òðàíñôîðìàöèè ñèãìîèäíûõ êðèâûõ â ýêñïîíåíöèàëüíûå ñ óâåëè÷åíèåì ËÏÝ ïîêàçàëî ÷òî îíà îáóñëîâëèâàåòñÿ âîçðàñòàíèåì ôëóêòóàöèè ýíåðãèè òÿæåëûõ çàðÿæåííûõ ÷àñòèö ïî ÷óâñòâèòåëüíûì ìèêðîîáúåìàì êëåòîê. Ýòî ïðèâîäèò ê òîìó, ÷òî â ðåçóëüòàòå ïîïàäàíèÿ òÿæåëîé ÷àñòèöû â íóêëåîèä áàêòåðèàëüíîé êëåòêè, ñîäåðæàùåé íåñêîëüêî êîïèé ãåíîìà, îäíîâðåìåííî èíàêòèâèðóþòñÿ âñå ÷óâñòâèòåëüíûå ìèøåíè.

          Ðàçëè÷íàÿ ðîëü ôèçè÷åñêîãî è áèîëîãè÷åñêîãî ôàêòîðîâ â ëåòàëüíîì äåéñòâèè èçëó÷åíèé, ðàçëè÷àþùèõñÿ ïî ËÏÝ, ÿðêî ïðîÿâëÿåòñÿ â óñëîâèÿõ âëèÿíèÿ ðÿäà ìîäèôèöèðóþùèõ ôàêòîðîâ. Ïðåæäå âñåãî ýòî êàñàåòñÿ ìîäèôèöèðóþùåãî âëèÿíèÿ êèñëîðîäà, à òàêæå âëèÿíèÿ ðàäèîïðîòåêòîðîâ äâóõ ðàçëè÷íûõ êëàññîâ: àìèíîòèîëîâ è ìíîãîàòîìíûõ ñïèðòîâ.  ðàìêàõ ðàçðàáîòàííîé áèîôèçè÷åñêîé ìîäåëè áûë ïðîâåäåí àíàëèç çàêîíîìåðíîñòåé ðåàëèçàöèè êèñëîðîäíîãî ýôôåêòà ó áàêòåðèé E.coli ñ ðàçëè÷íûì ðåïàðàöèîííûì ãåíîòèïîì, çàùèòíîãî âëèÿíèÿ ðàäèîïðîòåêòîðîâ. Áûëî ïîêàçàíî, ÷òî ìíîãîîáðàçèå ïðîÿâëåíèé êèñëîðîäíîãî ýôôåêòà ó êëåòîê ñ ðàçëè÷íûì ðåïàðàöèîííûì ãåíîòèïîì â ðàçëè÷íûõ óñëîâèÿõ îïðåäåëÿåòñÿ âûõîäîì ïîâðåæäåíèé íå ìîäèôèöèðóåìûõ êèñëîðîäîì è ïîâðåæäåíèé íå âîññòàíàâëèâàåìûõ pol A - çàâèñèìîé ðåïàðàöèåé. Áûëî òàêæå ïðîäåìîíñòðèðîâàíî, ÷òî ïðè äåéñòâèè íà êëåòêè èçëó÷åíèé ñ âîçðàñòàþùèìè çíà÷åíèÿìè ËÏÝ óâåëè÷èâàåòñÿ âûõîä òàêèõ ïîâðåæäåíèé, ÷òî îáóñëîâëèâàåò ðåçêîå ñíèæåíèå êèñëîðîäíîãî ýôôåêòà ïðè îáëó÷åíèè êëåòîê òÿæåëûìè çàðÿæåííûìè ÷àñòèöàìè.

         Ïðîâåäåííûå èññëåäîâàíèÿ ðàäèîçàùèòíîãî äåéñòâèÿ íåêîòîðûõ ðàäèîïðîòåêòîðîâ (öèñòåàìèíà è ãëèöåðèíà) ñâèäåòåëüñòâóþò î òîì , ÷òî èõ çàùèòíîå âëèÿíèå ãåíåòè÷åñêè äåòåðìèíèðîâàíî: áîëüøèíñòâî ìóòàöèé, ïðèâîäÿùèõ ê ïîâûøåíèþ ðàäèî÷óâñòâèòåëüíîñòè êëåòîê, ñíèìàåò èëè ðåçêî óìåíüøàåò çàùèòíîå âëèÿíèå àìèíîòèîëîâ. Ýòî ñâÿçàíî ñ òåì, ÷òî èõ ðàäèîïðîòåêòîðíîå äåéñòâèå ðåàëèçóåòñÿ íå íà óðîâíå ôèçèêî-õèìè÷åñêèõ ïðîöåññîâ, à íà óðîâíå ôåðìåíòàòèâíûõ ïðîöåññîâ ðåïàðàöèè. Ðàäèîçàùèòíîå äåéñòâèå ãëèöåðèíà òàêæå ãåíåòè÷åñêè äåòåðìèíèðîâàíî, îäíàêî â îòëè÷èå îò öèñòåàìèíà ýòà äåòåðìèíèðîâàííîñòü çàêëþ÷àåòñÿ íå â óìåíüøåíèè èëè èñ÷åçíîâåíèè çàùèòíîãî âëèÿíèÿ ðàäèîïðîòåêòîðîâ, à â ïîâûøåíèè ýôôåêòèâíîñòè åãî äåéñòâèÿ â ðÿäó øòàììîâ E.coli: rec A-ìóòàíò - äèêèé òèï - pol A-ìóòàíò. Àíàëîãè÷íàÿ ïî íàïðàâëåííîñòè êàðòèíà óñòàíîâëåíà è äëÿ êèñëîðîäíîãî ýôôåêòà. Èññëåäîâàíèÿ ñ ðåïàðàöèîííûìè ìóòàíòàìè ïîäòâåðäèëè ïîëîæåíèå î òîì, ÷òî çàùèòíûé ýôôåêò ãëèöåðèíà - ðåçóëüòàò ôèçèêî-õèìè÷åñêèõ ïðîöåññîâ, îáóñëîâëåííûé ñïîñîáíîñòüþ ïðîòåêòîðà ïåðåõâàòûâàòü ÎÍ-ðàäèêàëû è ñíèæàòü âûõîä ïîâðåæäåíèé, âîññòàíàâëèâàåìûõ pol A-çàâèñèìîé ðåïàðàöèåé. Óñòàíîâëåííûå ðàçëè÷èÿ â ðåàêöèè òðèàäû øòàììîâ: rec A-ìóòàíò - äèêèé òèï - pol A-ìóòàíò íà ïðîòåêòîðû, ðàáîòàþùèìè íà óðîâíå ôèçèêî-õèìè÷åñêèõ ðåàêöèé è ïðîòåêòîðû, ìåõàíèçì äåéñòâèÿ êîòîðûõ ñâÿçàí ñ ôåðìåíòàòèâíûìè ïðîöåññàìè ðåïàðàöèè, ïîçâîëèë ïðåäëîæèòü ñõåìó ýòèõ îïûòîâ äëÿ óñòàíîâëåíèÿ ìåõàíèçìà äåéñòâèÿ ðàäèîïðîòåêòîðîâ ðàçëè÷íûõ êëàññîâ.

         Ãëàâíûé âûâîä, êîòîðûé áûë ñäåëàí íà îñíîâå èññëåäîâàíèé ñ êëåòêàìè E.coli, çàêëþ÷àëñÿ â òîì, ÷òî âåëè÷èíà ÎÁÝ èîíèçèðóþùèõ èçëó÷åíèé ñ ðàçíîé ËÏÝ îïðåäåëÿåòñÿ íå òîëüêî ôèçè÷åñêèìè õàðàêòåðèñòèêàìè èçëó÷åíèé, íî è áèîëîãè÷åñêèìè ñâîéñòâàìè ñàìèõ êëåòîê - èõ ñïîñîáíîñòüþ âîññòàíàâëèâàòüñÿ îò ëó÷åâûõ ïîâðåæäåíèé. Ïðè÷åì ñïîñîáíîñòü ê ðåïàðàöèè çàâèñèò îò ËÏÝ, òàê êàê õàðàêòåð ëåòàëüíûõ ïîâðåæäåíèé òàêæå èçìåíÿåòñÿ â çàâèñèìîñòè îò ËÏÝ.

         Ïîñêîëüêó ýòîò âûâîä áûë ñäåëàí íà îñíîâå èññëåäîâàíèé, âûïîëíåííûõ íà êëåòêàõ ïðîêàðèîò, ïðåäñòàâëÿëîñü âàæíûì ðåøèòü âîïðîñ, ñïðàâåäëèâ ëè ñäåëàííûé âûâîä è äëÿ êëåòîê ýóêàðèîò.  ýêñïåðèìåíòàõ íà èçîãåííûõ øòàììàõ ãàïëîèäíûõ äðîææåé - êëåòêàõ äèêîãî òèïà è ðàäèî÷óâñòâèòåëüíîì ìóòàíòå rad 6 áûëî ïîêàçàíî, ÷òî õàðàêòåð çàâèñèìîñòè ðàäèî÷óâñòâèòåëüíîñòè êëåòîê îò ËÏÝ, òàê æå êàê è äëÿ êëåòîê ïðîêàðèîò, îïðåäåëÿåòñÿ ãåíîòèïîì êëåòîê.  îòëè÷èå îò äèêîãî øòàììà, ó êîòîðîãî ýòà çàâèñèìîñòü îïèñûâàåòñÿ êðèâîé ñ ëîêàëüíûì ìàêñèìóìîì, äëÿ ìóòàíòà rad 6 âïåðâûå áûë âûÿâëåí íèñïàäàþùèé òèï çàâèñèìîñòè. Êîýôôèöèåíòû ÎÁÝ èçëó÷åíèé, ðàçëè÷àþùèõñÿ ïî ËÏÝ, ó ýòîãî ìóòàíòà íå ïðåâûøàþò 1. Ïîñêîëüêó ãàïëîèäíûå äðîææè â ñòàöèîíàðíîé ôàçå íå ðåïàðèðóþò ÄÐ ÄÍÊ è îáðàçîâàíèå îäíîãî ÄÐ â ãåíîìå òàêèõ êëåòîê ïðèâîäèò ê ëåòàëüíîìó ñîáûòèþ, ïîâûøåíèå ÷óâñòâèòåëüíîñòè ê g-îáëó÷åíèþ ãàïëîèäíûõ ìóòàíòîâ rad 6 îáúÿñíÿåòñÿ íàðóøåíèåì îïðåäåëåííûõ ýòàïîâ â ìåõàíèçìå ðåïàðàöèè îäíîíèòåâûõ ðàçðûâîâ ÄÍÊ. Áûëî ïîêàçàíî, ÷òî ýòî îáñòîÿòåëüñòâî ìîæåò ïðèâîäèòü ê ïîâûøåíèþ âûõîäà ó òàêèõ êëåòîê ëåòàëüíûõ ÄÐ ÄÍÊ. Âñëåäñòâèå ýòîãî íàáëþäàåòñÿ òðàíñôîðìàöèÿ çàâèñèìîñòè ðàäèî÷óâñòâèòåëüíîñòè êëåòîê îò ËÏÝ ñ ëîêàëüíûì ìàêñèìóìîì â êðèâóþ íèñïàäàþùåãî òèïà. Íà îñíîâàíèè ïðîâåäåííûõ èññëåäîâàíèé áûë ñäåëàí âûâîä î òîì, ÷òî ìåõàíèçìû, îïðåäåëÿþùèå ðàçëè÷èÿ â áèîëîãè÷åñêîé ýôôåêòèâíîñòè ó áàêòåðèé è ãàïëîèäíûõ äðîææåé, áëèçêè ìåæäó ñîáîé.

         Âàæíàÿ ðîëü âîññòàíîâèòåëüíûõ ïðîöåññîâ â áèîëîãè÷åñêîé ýôôåêòèâíîñòè èçëó÷åíèé ðàçíîãî êà÷åñòâà ó êëåòîê ìëåêîïèòàþùèõ áûëà âûÿâëåíà â èññëåäîâàíèÿõ ðàäèî÷óâñòâèòåëüíîñòè êëåòîê êèòàéñêîãî õîìÿ÷êà ïðè îáëó÷åíèè òÿæåëûìè çàðÿæåííûìè ÷àñòèöàìè øèðîêîãî äèàïàçîíà ËÏÝ â óñëîâèÿõ âëèÿíèÿ èíãèáèòîðîâ ðåïàðàòèâíîãî ñèíòåçà ÄÍÊ - àðàáèíîçèäöèòîçèíà è îêñèìî÷åâèíû. Ìåõàíèçì ñåíñèáèëèçèðóþùåãî âëèÿíèÿ àðàáèíîçèäöèòîçèíà â êîìáèíàöèè ñ îêñèìî÷åâèíîé çàêëþ÷àåòñÿ â ïîäàâëåíèè ðåïàðàòèâíîãî ñèíòåçà êîðîòêèõ áðåøåé â ÄÍÊ, ÷òî ïðèâîäèò ê ïîâûøåíèþ âûõîäà ýíçèìàòè÷åñêèõ ÄÐ ÄÍÊ ïðè ãàììà-îáëó÷åíèè êëåòîê. Ïðè èñïîëüçîâàíèè èçëó÷åíèé øèðîêîãî äèàïàçîíà ËÏÝ áûëî óñòàíîâëåíî, ÷òî â óñëîâèÿõ âëèÿíèÿ ýòèõ àãåíòîâ ðàäèî÷óâñòâèòåëüíîñòü êëåòîê âîçðàñòàåò ê ãàììà-îáëó÷åíèþ, íî íå ê äåéñòâèþ òÿæåëûõ çàðÿæåííûõ ÷àñòèö. Ýòî îáóñëîâëèâàåò ñíèæåíèå êîýôôèöèåíòîâ ÎÁÝ òÿæåëûõ ÷àñòèö ïðè îáëó÷åíèè êëåòîê â ïðèñóòñòâèè èíãèáèòîðîâ ñèíòåçà ÄÍÊ. Íà îñíîâàíèè ýòèõ èññëåäîâàíèé áûëî ïðîäåìîíñòðèðîâàíî, ÷òî òàê æå êàê è ó êëåòîê ïðîêàðèîò è íèçøèõ ýóêàðèîò, ó êëåòîê ìëåêîïèòàþùèõ ïðè äåéñòâèè èçëó÷åíèé ñ ðàçíîé ËÏÝ èçìåíÿåòñÿ ñïåêòð ëåòàëüíûõ ïîâðåæäåíèé ÄÍÊ: îáðàçîâàíèå ÄÐ ÄÍÊ êëàñòåðíîãî òèïà, ðåïàðàöèÿ êîòîðûõ êëåòêàìè ëèáî íåâîçìîæíà, ëèáî êðàéíå çàòðóäíåíà. Àíàëèç ïîëó÷åííûõ ýêñïåðèìåíòàëüíûõ äàííûõ ñ ïîçèöèé ïðåäñòàâëåíèé, äîïóñêàþùèõ èíäóêöèþ ïðè îáëó÷åíèè ðàçíûìè òèïàìè èçëó÷åíèé òîëüêî îäèí òèï ÄÐ ÄÍÊ (ïðÿìûõ ÄÐ), ïîêàçàë íåñîîòâåòñòâèå òàêèõ ìîäåëüíûõ ïðåäñòàâëåíèé è ðåçóëüòàòîâ ýêñïåðèìåíòîâ.

         Ïðîâåäåííûå èññëåäîâàíèÿ âïåðâûå äëÿ êëåòîê íèçøèõ è âûñøèõ ýóêàðèîò, òàê æå êàê è äëÿ ïðîêàðèîò ïðîäåìîíñòðèðîâàëè, ÷òî íå òîëüêî ôàêòîð ôèçè÷åñêîé ïðèðîäû - õàðàêòåð ýíåðãîâûäåëåíèÿ èîíèçèðóþùèõ èçëó÷åíèé â ãåíåòè÷åñêèõ ñòðóêòóðàõ, íî è ñïîñîáíîñòü ê ðåïàðàöèè ïîâðåæäåíèé ÄÍÊ îïðåäåëÿþò ðàçëè÷èÿ â áèîëîãè÷åñêîé ýôôåêòèâíîñòè èçëó÷åíèé ñ ðàçíîé ËÏÝ. Ñ ó÷åòîì ýòîãî áûë ñäåëàí âûâîä î òîì, ÷òî ìåõàíèçìû, îáóñëîâëèâàþùèå ïðèðîäó ÎÁÝ ó êëåòîê ïðî- è ýóêàðèîò, â ãëàâíûõ ÷åðòàõ áëèçêè ìåæäó ñîáîé. Îäíàêî, íåñîìíåííî, ÷òî ñóùåñòâåííî áîëåå ñëîæíàÿ îðãàíèçàöèÿ ãåíîìà êëåòîê ýóêàðèîò îïðåäåëÿåò è áîëåå ñëîæíûå ðàäèîáèîëîãè÷åñêèå ðåàêöèè ýòèõ êëåòîê â îòâåò íà âîçäåéñòâèå èçëó÷åíèé ñ ðàçíîé ËÏÝ.

         Öèêë ðàáîò ïî âûÿñíåíèþ ìåõàíèçìîâ, îïðåäåëÿþùèõ ðàçëè÷èÿ â ëåòàëüíîì äåéñòâèè èîíèçèðóþùèõ èçëó÷åíèé ñ ðàçíûìè ôèçè÷åñêèìè õàðàêòåðèñòèêàìè íà êëåòêè ñ ðàçíûì óðîâíåì îðãàíèçàöèè ãåíîìà áûë óäîñòîåí ïåðâîé Ïðåìèè ÎÈßÈ.

         Íà îñíîâå ïîëó÷åííûõ ìàòåðèàëîâ îá îñîáåííîñòÿõ ëåòàëüíîãî äåéñòâèÿ èçëó÷åíèé ðàçíîãî êà÷åñòâà íà êëåòêè ñ ðàçëè÷íûì ãåíîòèïîì áûëè ñïëàíèðîâàíû ýêñïåðèìåíòû ïî èçó÷åíèþ ìåõàíèçìîâ ìóòàãåííîãî äåéñòâèÿ èçëó÷åíèé øèðîêîãî äèàïàçîíà ËÏÝ. Âîïðîñû ìóòàãåííîãî äåéñòâèÿ èçëó÷åíèé ñ ðàçíîé ëèíåéíîé ïåðåäà÷åé ýíåðãèè â 80-å ãîäû ïðàêòè÷åñêè íå áûëè èçó÷åíû. Õîòÿ áûëî èçâåñòíî, ÷òî íà ìóòàãåíåç, èíäóöèðóåìûé èçëó÷åíèÿìè ñ ðàçíûìè ôèçè÷åñêèìè õàðàêòåðèñòèêàìè, âëèÿþò ôàêòîðû ôèçè÷åñêîé è áèîëîãè÷åñêîé ïðèðîäû, çàêîíîìåðíîñòè ìóòàöèîííîãî ïðîöåññà è îòíîñèòåëüíàÿ ðîëü â íåì ôèçè÷åñêîãî è áèîëîãè÷åñêîãî ôàêòîðîâ èññëåäîâàíû íå áûëè. Äëÿ ðåøåíèÿ ýòèõ âîïðîñîâ áûëè ðàçðàáîòàíû ìàòåìàòè÷åñêèå ìîäåëè ëåòàëüíîãî è ìóòàãåííîãî äåéñòâèÿ ðàçíûõ òèïîâ èçëó÷åíèé íà áàêòåðèè, ïðåäïðèíÿòî èçó÷åíèå çàêîíîìåðíîñòåé è ìåõàíèçìîâ èíäóêöèè ïðÿìûõ è îáðàòíûõ ìóòàöèé ó êëåòîê ïðîêàðèîò. Áûëî óñòàíîâëåíî, ÷òî: äîçîâàÿ çàâèñèìîñòü ÷àñòîòû ìóòèðîâàíèÿ êëåòîê ïðè ãàììà-îáëó÷åíèè èìååò ëèíåéíî-êâàäðàòè÷íûé õàðàêòåð, êîòîðûé íå ìåíÿåòñÿ ñ ðîñòîì ËÏÝ; îòíîñèòåëüíàÿ ãåíåòè÷åñêàÿ ýôôåêòèâíîñòü èçëó÷åíèé âîçðàñòàåò ñ óâåëè÷åíèåì ËÏÝ è îïèñûâàåòñÿ êðèâîé ñ ëîêàëüíûì ìàêñèìóìîì. Ïîëîæåíèå ìàêñèìóìà ýòîé çàâèñèìîñòè ñäâèíóòî â îáëàñòü ìåíüøèõ ËÏÝ ïî ñðàâíåíèþ ñ àíàëîãè÷íîé çàâèñèìîñòüþ äëÿ ëåòàëüíûõ ýôôåêòîâ îáëó÷åíèÿ; ìóòàãåíåç, èíäóöèðîâàííûé èçëó÷åíèÿìè ñ ðàçíîé ËÏÝ, çàâèñèò îò ýôôåêòèâíîñòè ñèñòåì ðåïàðàöèè êëåòîê. Ðåøàþùàÿ ðîëü â íåì ïðèíàäëåæèò èíäóöèáåëüíîé SOS ðåïàðàöèè; ïîâûøåíèå ãåíåòè÷åñêîé ýôôåêòèâíîñòè èçëó÷åíèé ñ ðîñòîì ËÏÝ îáóñëîâëåíî óâåëè÷åíèåì âûõîäà ïîâðåæäåíèé ÄÍÊ, ðåïàðèðóåìûõ ëèøü ñ ó÷àñòèåì ìóòàãåííîé âåòâè SOS ðåïàðàöèè; ãåííûå ìóòàöèè ó ïðîêàðèîò ïðè ïðîõîæäåíèè òðåêîâ òÿæåëûõ çàðÿæåííûõ ÷àñòèö èíäóöèðóþòñÿ îáëàñòüþ äåëüòà-ýëåêòðîíîâ; ðàçëè÷èÿ â ïîëîæåíèè ìàêñèìóìîâ çàâèñèìîñòè îòíîñèòåëüíîé áèîëîãè÷åñêîé ýôôåêòèâíîñòè îò ËÏÝ äëÿ ìóòàãåííûõ è ëåòàëüíûõ ýôôåêòîâ îáëó÷åíèÿ îáóñëîâëåíû ðàçíûì õàðàêòåðîì ïîâðåæäåíèé ÄÍÊ.  ïåðâîì ñëó÷àå èìè ÿâëÿþòñÿ ïðåèìóùåñòâåííî ïîâðåæäåííûå îñíîâàíèÿ, âî âòîðîì - äâóíèòåâûå ðàçðûâû; áèîëîãè÷åñêàÿ ýôôåêòèâíîñòü èçëó÷åíèé ñ ðàçëè÷íîé ËÏÝ ïî èíäóêöèè ãåííûõ ìóòàöèé îïðåäåëÿåòñÿ îñîáåííîñòÿìè ìèêðîðàñïðåäåëåíèÿ ýíåðãèè â ãåíåòè÷åñêèõ ñòðóêòóðàõ, ñîñòîÿíèåì ãåíîìà è ýôôåêòèâíîñòüþ ñèñòåì ðåïàðàöèè. Âëèÿíèå áèîëîãè÷åñêîãî ôàêòîðà íà ìóòàãåíåç ÿâëÿåòñÿ çàâèñèìûì îò ËÏÝ /2/

          Öèêë èññëåäîâàíèé ìåõàíèçìîâ ìóòàãåííîãî äåéñòâèÿ èîíèçèðóþùèõ èçëó÷åíèé ñ ðàçíûìè ôèçè÷åñêèìè õàðàêòåðèñòèêàìè íà êëåòêè ñ ðàçíûì óðîâíåì îðãàíèçàöèè ãåíåòè÷åñêîãî àïïàðàòà áûë óäîñòîåí ïåðâîé Ïðåìèè ÎÈßÈ.