Роль структурной организации хромосом в образовании радиационно-индуцированных хромосомных аберраций тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 03.00.02, кандидат физико-математических наук Эйдельман, Юрий Александрович

• Эйдельман, Юрий Александрович
• кандидат физико-математических наук
• 2007

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Роль структурной организации хромосом в образовании радиационно-индуцированных хромосомных аберраций»

Хромосомные аберрации (ХА) считаются одним из наиболее чувствительных индикаторов радиационно-индуцированных генетических изменений. Определение дозовых зависимостей частот хромосомных обменных аберраций (дицентриков, транслокаций) in vitro используется в биодозиметрии для оценок поглощенных доз у людей, пострадавших в результате облучения (ликвидаторы аварии на ЧАЭС, жители загрязненных территорий, космонавты и т.д.) [1,2,3]. Хромосомным аберрациям принадлежит, по современным представлениям, важная роль в злокачественной трансформации клеток [4]. Это связано с нарушением регуляции экспрессии генов, например, вследствие того, что активные гены в результате перестроек хромосом могут оказаться в репрессированном состоянии, удалены от регуляторных участков и/или попасть в гетерохроматиновую область хромосом. ХА могут быть использованы в качестве доклинического маркера канцерогенного риска для выявления онкологических заболеваний.

Определение частот ХА в большинстве случаев производится методом FISH для отдельных хромосом, а затем частоты пересчитываются на геном [5]. При пересчете частот ХА с одной хромосомы на геном предполагается, что вероятность участия хромосом в обменных перестройках пропорциональна количественному содержанию в них ДНК. К настоящему времени накопилось достаточно данных, не согласующихся с этим предположением, что указывает на необходимость исследования механизмов образования ХА, в том числе для объяснения причин неслучайного участия хромосом в обменных перестройках.

Механизмы образования ХА являлись объектом исследования с самого начала развития радиационной цитогенетики. В 1929 году Серебровским была выдвинута гипотеза о механизме образования аберраций «предсуществовавшего контакта» (contact-first) [6]. Согласно этой гипотезе, необходимым условием образования аберрации с участием двух хромосом является контакт этих хромосом в момент облучения. В 1931 году Стэдлером была предложена противоположная концепция, согласно которой сначала под действием радиации образуются разрывы хромосом, а после этого они приходят в контакт и образуют аберрацию (breakage-first)

7].

Эксперименты, выполненные на традесканции в конце 30-х - начале 40-х годов [8,9,10], послужили базисом для создания теории разрывов и воссоединений (Breakage and Reunion). Математический аппарат был создан Ли [11]. Согласно теории разрывов и воссоединений, первичным эффектом действия радиации является разрыв хроматиды (т.н. «первичный разрыв») с образованием свободных концов, которые могут свободно мигрировать в пространстве ядра. Далее возможны три варианта. 1) Концы воссоединяются, образуя неповрежденную хромосому. 2) Если на некотором расстоянии от данного первичного разрыва образовался второй, образовавшиеся свободные концы могут свободно взаимодействовать, образовывая ХА. 3) Часть первичных разрывов могут не восстановиться и не взаимодействовать с другими. Хромосома остается разорванной; при подсчете аберраций в метафазе оставшийся ацентрический фрагмент виден как терминальная делеция.

Первым вариантом теории разрывов и воссоединений является модель «случайных разрывов и воссоединений» (Random Breakage and Reunion) [11]. Согласно этой модели, разрывы распределены случайно по длине хромосомы, и взаимодействие любых двух свободных концов равновероятно, независимо от расстояния между ними в момент их образования и других факторов. На основе модели случайных разрывов и воссоединений была разработана система CAB, позволяющая предсказывать типы и частоты межхромосомных [12] и внутрихромосомных [13] аберраций в зависимости от числа поврежденных хромосом, хромосомных плеч и числа разрывов на этих хромосомах (аббревиатура CAB означает Chromosomes/Arms/Breaks). Количественные предсказания системы CAB основаны а) на равновероятности всех взаимодействий (как правильных, так и неправильных); б) на пренебрежении вероятностью невзаимодействия двух или большего числа разрывов, т.е. образованием неполных обменов.

Альтернатива теории разрывов и воссоединений, «обменная теория» (Exchange theory), была предложена в 1955 году Ревеллом [14]. В основе обменной теории Ревелла лежат следующие постулаты. 1) Первичным эффектом ионизирующей радиации является не разрыв хроматиды, а нестабильное повреждение (природа которого была не определена) с ограниченным временем жизни. Если поблизости отсутствуют другие повреждения, то данное повреждение исчезнет. При этом никогда не образуются разрывы, наблюдаемые как терминальные делеции. 2) Если, прежде чем исчезнуть со временем, два повреждения окажутся поблизости друг от друга, они могут вступить в обмен, в результате которого образуется аберрация. Взаимодействия повреждений в обменной теории строго парные. 3) Обмен может произойти не до конца, вследствие чего образуется неполная аберрация. Такие аберрации, как правило, наблюдаются как терминальные делеции.

Обобщенной теорией, позволяющей объяснить многие биологические эффекты радиации, в том числе ХА, является теория дуального действия радиации [15]. Согласно этой теории, эффект обусловлен взаимодействием двух первичных повреждений, образованных в чувствительном объеме. Теория не конкретизирует ни природы повреждений, ни что собой представляет чувствительный объем; предполагается, что повреждения образуются с вероятностью, пропорциональной энерговыделению в объеме, и взаимодействуют случайным образом, т.е. вероятность взаимодействия пропорциональна квадрату величины энерговыделения. На основе этих предположений была выведена линейно-квадратичная зависимость эффекта от дозы, причем линейная компонента определяется взаимодействием повреждений, образованных одним треком, а квадратичная - разными треками. Теория дуального действия не противоречит ни теории разрывов и воссоединений, ни обменной; она обеспечивает математический формализм, позволяющий описывать дозовые зависимости частот ХА на базе как одной, так и другой теории, в предположении о случайности взаимодействий.

При создании теории разрывов и воссоединений и обменной теории не было известно, что собой представляют первичные повреждения. В дальнейшем было предположено (и на сегодняшний день является общепризнанным), что основным повреждением ДНК, ведущим к образованию ХА, являются двунитевые разрывы (ДР) ДНК, и аберрации образуются вследствие ошибочной репарации ДР [16,17,18]. Чедвик и Линхаутс [19] предположили, что для образования обмена необходим лишь один ДР ДНК (чем их теория принципиально отличается от двух предыдущих, согласно которым повреждений обязательно должно быть как минимум два). Этот ДР репарируется на неповрежденной матрице, обладающей микрогомологией с поврежденным участком, по механизму рекомбинации, предложенному Резником [20]. В процессе репарации на неповрежденной матрице образуется т.н. энзиматический ДР; затем в случае ошибочной репарации эти два ДР взаимодействуют с образованием ХА. Эта теория (получившая название «молекулярная теория») позволяет объяснить некоторые факты, не укладывающиеся в рамки теории разрывов и воссоединений и обменной теории, в частности линейную форму дозовых кривых простых ХА, образующихся при действии сверхмягких рентгеновских лучей [21]. Согласно теории дуального 5 новских лучей [21]. Согласно теории дуального действия, линейная форма дозовых кривых объясняется преобладанием внутритрековых взаимодействий повреждений над межтрековыми; однако треки сверхмягких рентгеновских лучей в ткани имеют длину порядка 7 нм, и вероятность образования более чем одного ДР одним треком представляется незначительной.

В то же время молекулярная теория имеет ряд недостатков. Согласно ей, все простые ХА (т.е. образованные одним взаимодействием, одним ДР ДНК) должны образовываться с частотой, пропорциональной дозе, что не всегда верно (например, [22]). Кроме того, репарация по механизму гомологичной рекомбинации, необходимая, согласно молекулярной теории, для образования ХА, в клетках эукариот происходит преимущественно в G2 фазе клеточного цикла [23]. В Go/Gi фазе, где и образуются ХА, преобладает репарация по механизму негомологичного воссоединения концов (Non-Homologous End Joining, NHEJ), которая, по современным представлениям, не требует наличия неповрежденной матрицы для репарации [23,24].

Основываясь на том, что, согласно наблюдениям, ХА образуются в транскрипционно-активных областях хроматина чаще, чем в транскрип-ционно-неактивных [25,26,27], Рэдфорд предложил механизм образования ХА, ассоциированный с транскрипцией [28]. Он предположил, что ДНК-топоизомераза I, входящая в состав транскрипционной фабрики, задерживает ДР на центре транскрипции [29], после чего комплекс ДНК-топоизомеразы I с ДР взаимодействует с участком неповрежденной молекулы ДНК, находящейся на том же центре.

К сожалению, эта модель оставляет неясным вопрос, как происходит образование ХА в транскрипционно-неактивном хроматине. Кроме того, хотя в модели постулируется взаимодействие поврежденного участка ДНК с неповрежденным, взаимодействие двух поврежденных участков в рамках предложенного механизма также возможно.

Развитие представлений о механизмах образования ХА тесно связано с развитием экспериментальных методов исследования ХА. До конца 80-х годов XX века основным методом изучения ХА являлось однородное окрашивание хромосом плюс фиксация метафаз с помощью колхицина спустя определенное время после облучения. Этот метод позволяет наблюдать лишь некоторые типы ХА: дицентрики (а также мультицентри-ки), кольца, ацентрические фрагменты. Другие типы простых (инверсии, транслокации) и комплексных (инсерции и др.) ХА с помощью этого метода не видны. Кроме того, поскольку все хромосомы окрашиваются одним цветом, нельзя различать ХА, образованные более чем двумя хромосомами (за исключением трицентриков) и, соответственно, исследовать относительное вовлечение тех или иных хромосом в образование ХА. Как следствие этого ограничения, все теории образования ХА, существовавшие в то время (теория разрывов и воссоединений, обменная теория, теория дуального действия), подразумевали взаимодействие двух повреждений при образовании аберрации и не рассматривали возможность более сложных взаимодействий.

Несмотря на низкую информативность окрашивания хромосом с помощью Giemsa, в исследованиях, не требующих детальной информации о типах и частотах ХА, этот метод часто применяется до сих пор. Так, для исследования зависимости частот ХА от временного интервала между облучением и подсчетом ХА в настоящее время используется методика FPG (fluorescence plus Giemsa) с одновременным мечением хромосом бромде-зоксиуридином (BrdU) [30].

В 80-х годах был разработан метод флюоресцентной гибридизации in situ (FISH), позволяющий метить флюоресцентным красителем отдельные хромосомы или участки хромосом [31]. Появление метода FISH позволило наблюдать аберрации, которые невозможно было детектировать ранее: транслокации, а также сложные (комплексные) ХА с участием меченой хромосомы. Именно с появлением метода FISH были сформированы представления о комплексных аберрациях [32,33] и впервые поставлен вопрос о механизмах их образования.

Стандартный метод FISH с окрашиванием отдельных хромосом, однако, давал ряд неопределенностей. Во-первых, он позволял наблюдать ХА только с участием меченых хромосом, причем только межхромосомные. Во-вторых, в случае комплексной ХА не было однозначного соответствия между типом аберрации и ее экспериментально наблюдаемым проявлением. Так, в работе [12] было продемонстрировано, что одна и та же ХА с участием трех хромосом может выглядеть в эксперименте по-разному в зависимости от того, какая из этих трех хромосом была окрашена; в свою очередь, одна и та же экспериментальная картина может соответствовать разным типам ХА.

Отчасти эти неопределенности были сняты с появлением в 2001 году метода FISH с одновременным окрашиванием всех хромосом (mFISH) [34]. Поскольку все пары хромосом окрашены в индивидуальные цвета, проблема различного визуального представления одних и тех же аберраций была в значительной мере снята (не полностью, т.к. гомологичные хромосомы по-прежнему окрашены одинаково). В то же время неопределенность, связанная с тем, что одна и та же экспериментально наблюдаемая картина может быть вызвана различными типами ХА, по-прежнему осталась, что было продемонстрировано в работах [34,35].

Все вышеприведенные методы не позволяют детектировать существенную часть внутрихромосомных аберраций - инверсии, комплексные аберрации. Первый (и до недавнего времени - наиболее точный) метод, нацеленный на детекцию внктрихромосомных перестроек - разработанный в 1996 году метод CAP-FISH (Chromosome Arm Painting FISH) [36]. В этом методе осуществляется дифференциальное окрашивание обоих плеч и одной хромосомы и центромеров всех хромосом. Метод CAP-FISH позволяет детектировать межплечевые внутрихромосомные перестройки (как простые, так и комплексные) и благодаря этому получать значительно больше информации о внутрихромосомных аберрациях, чем предыдущие методы. В то же время внутриплечевые перестройки (инверсии) детектировать этим методом по-прежнему невозможно.

Наиболее современным методом детекции внутрихромосомных аберраций является метод mBAND [37]. В этом методе осуществляется дифференциальное окрашивание всех бендов (полос) индивидуальной хромосомы, что позволяет не только детектировать все внутрихромосомные перестройки (за исключением самых маленьких, в пределах одного бенда), но и с большой точностью определять, по каким участкам хромосом эти перестройки произошли. К сожалению, в настоящее время этот метод не получил распространения в силу дороговизны.

Появление новых методов экспериментального исследования ХА приводит к получению информации, недоступной ранее. Это, в свою очередь, часто приводит к необходимости пересмотра существовавших представлений о механизмах образования ХА. В частности, внедрение метода mFISH позволило обнаружить, что частоты комплексных ХА намного выше, чем предполагалось ранее [22]. Все существовавшие на тот момент теории образования ХА не могут объяснить столь высокие частоты и сложность межхромосомных комплексных обменов. Следовательно, необходимо предложить новый механизм образования ХА (как простых, так и комплексных), позволяющий объяснить весь комплекс имеющихся данных.

Независимо от того, какая из теорий образования ХА верна, для образования обменных аберраций требуются контакты поврежденных участков хромосом (или поврежденного с неповрежденным) либо в момент облучения, либо со временем после него. Поэтому одной из важнейших проблем при изучении ХА является проблема внутри- и межхромосомных контактов. Это приводит к необходимости учета структуры и динамики хромосом в интерфазном ядре, что было принципиально невозможно на основе всех существующих на сегодняшний день моделей образования ХА.

О важной роли крупномасштабной структуры хромосом и их упаковки в интерфазном ядре при образовании ХА свидетельствует ряд фактов. Межплечевые внутрихромосомные обменные аберрации в хромосоме 1 лимфоцитов человека образуются в 7.4 раза чаще (рентгеновское излучение в дозе 3 Гр), чем предполагается на основе случайных взаимодействий повреждений (в модели случайных взаимодействий вероятность участия повреждения в обмене не зависит от того, где находится это повреждение, т.е. без учета структуры хромосом) [38]. Соотношение между частотами ацентрических фрагментов и центрических колец составляет 5-12 (в зависимости от типов клеток и качества излучения), что существенно выше, чем предсказывает модель случайных взаимодействий (около 2.5) [39]. Распределение точек (мишеней), участвующих в обменных аберрациях (breakpoints), неслучайно по длине хромосомы; R-бенды хромосом (богатые генами) участвуют в обменах чаще, чем G-бенды (содержащие мало генов) [25,26,27]. Частота образования дицентриков при у-облучении лимфоцитов в Gi-фазе выше, чем в Go, где хроматин более конденсирован [26].

В 90-х годах было предположено, что роль структуры хромосомы в образовании ХА сводится к т.н. «эффекту близости» (proximity effect). Суть эффекта близости заключается в том, что повреждения (в терминах обменной теории) или свободные концы (в терминах теории разрывов и воссоединений), образовавшиеся поблизости друг от друга, должны взаимодействовать с большей вероятностью, чем образовавшиеся на большом расстоянии [40]. В работах [39,41] влияние эффекта близости на выход внутрихромосомных аберраций было вычислено на базе теории разрывов и воссоединений для хромосом, имеющих структуру идеального гауссова клубка. Было показано, что учет эффекта близости приводит к увеличению соотношения частот ацентрических фрагментов и центрических колец с 2.5 (рассчитанного для случайных взаимодействий) до примерно 33.5, что, однако, по-прежнему меньше экспериментально наблюдаемых величин. Есть и другие факты, ставящие под сомнение применимость представлений об интерфазной хромосоме как о полимерном клубке. Так, экспериментально было показано, что хромосомные территории в интерфазном ядре практически не перекрываются [42]. Деконденсированное состояние интерфазных хромосом (состояние клубка) приводит либо к сильно перекрывающимся хромосомным территориям, либо к очень большим размерам клеточных ядер.

В 80-х годах было сформировано представление о физических принципах организации интерфазной хромосомы в виде полимерной глобулы [43,44,45]. Позже было показано, что концепция глобулярной структуры интерфазных хромосом согласуется с рядом экспериментальных данных, полученных с помощью лазерной конфокальной микроскопии, как качественных (морфология хромосом), так и количественных (распределение расстояний между флюоресцентными зондами на хромосоме) [46].

Данная работа представляет собой первую попытку исследовать влияние крупномасштабной структуры интерфазных хромосом на образование ХА с использованием информации о структуре (в частности о внутри- и межхромосомных контактах), полученной методами статистической физики полимеров. Для этого необходимо в первую очередь разработать методы биофизического моделирования образования ХА, позволяющие проводить компьютерные эксперименты по измерению количественных характеристик ХА для различных структур хромосом и различных механизмов образования ХА, воспроизводя различные экспериментальные методы детекции ХА (в первую очередь CAP-FISH, mFISH).

Заключение диссертации по теме «Биофизика», Эйдельман, Юрий Александрович

Основные результаты работы

1. Впервые разработаны методы расчета, позволяющие предсказывать основные наблюдаемые характеристики радиационно-индуцированных хромосомных аберраций (типы, дозовые зависимости и др.) путем получения и использования количественной информации о контактах между структурными элементами хромосом в ядре на основе учета структуры и динамики интерфазных хромосом.

2. Показано, что в конденсированных (глобулярных) хромосомах или областях хромосом ХА формируются преимущественно по механизму «предсуществовавшего контакта» (обмены между поврежденными участками, находившимися в контакте в момент облучения), в то время как в деконденсированных лимитирующим фактором является движение повреждений после облучения («кинетический механизм»).

3. Исследованы два различных механизма образования межхромосомных аберраций: «предсуществовавшего контакта» и «кинетический механизм». Показано, что оба механизма не обеспечивают наблюдаемого (п-ЛБН) высокого соотношения числа комплексных и простых обменов. Предложена гипотеза о новом механизме образования аберраций, основанном на конформационных перестройках структуры хроматина.

4. Обнаружено, что крупномасштабная структура хромосом влияет на форму дозовых зависимостей частот простых внутрихромосомных аберраций. В конденсированных хромосомах дозовые кривые линейны для а-частиц и сигмоидны для рентгеновского излучения. В деконденсированных хромосомах дозовые кривые линейно-квадратичны для а-частиц и квадратичны для рентгеновского излучения.

5. Показано, что распределение участков, по которым образуются радиационно-индуцированные внутрихромосомные аберрации, по длине хромосомы зависит от структуры хромосом. Для деконденсированных хромосом места внутрихромосомных обменов распределены

96 хромосом места внутрихромосомных обменов распределены равномерно по длине хромосомы, а для конденсированных - неравномерно.

6. Показано, что внутрихромосомные комплексные ХА должны образовываться намного чаще (до 10 раз при малых дозах), чем наблюдается в эксперименте методом CAP-FISH (с индивидуальным окрашиванием плеч хромосом). Разницу составляют, главным образом, внутриплече-вые комплексы, которые вследствие однородной окраски плеча в эксперименте не детектируются или детектируются как простые.

Список литературы диссертационного исследования кандидат физико-математических наук Эйдельман, Юрий Александрович, 2007 год

1. D.C.Lloyd and A.A.Edwards. Biological dosimetry after radiation accidents. In: Chromosome aberrations: basic and applied aspects, ed. by G.Obe and A.T.Natarajan. Berlin: Springer, 1989, pp.212-223.

2. M.Durante et al. A simple method for simultaneous interphase-metaphase chromosome analysis in biodosimetry. Int. J. Radiat. Biol. 1998, v.74, pp.457462.

3. M.P.Hande et al. Past exposure to densely ionizing radiation leaves a unique permanent signature in the genome. Am. J. Hum. Genet. 2003, v.72, pp.1162-1170.

4. UNSCEAR Report: Sources and effects of ionizing radiation, Annex G. pp.73-176 (2000).

5. J.N.Lucas et al. Rapid human chromosome analysis using fluorescence in situ hybridisation. Int. J. Radiat. Biol. 1989, v.56, pp.35-44.

6. A.S.Serebrovsky. A general scheme for the origin of mutations. Am. Nat. 1929, v.53, pp.374-378.

7. L.J.Stadler. The experimental modifications of heredity in crop plants. Sci. Agric. 1931, v. 11, pp.557-572.

8. K.Sax. Chromosome aberrations induced by X-rays. Genetics 1938, v.23, pp.494-516.

9. K.Sax. An analysis of X-ray induced chromosomal aberrations in Trades-cantia. Genetics 1940, v.25, pp.41-68.

10. K.Sax. Types and frequencies of chromosomal aberrations induced by X-rays. Cold Spr. Harb. Symp. Quant. Biol. 1941, v.9, pp.93-101.

11. D.E.Lea. Actions of radiations on living cells, 1st edn., Cambridge Univ. Press, 1946.

12. J.RK.Savage and P.J.Simpson. FISH painting patterns resulting from complex exchanges. Mutat. Res. 1994, v.312, pp.51-60.

13. J.R.K.Savage. A note on inter-arm intrachange patterns resulting from dualarm fish painting. Mutat. Res. 1997, v.373,pp.265-269.

14. S.H.Revell. A new hypothesis for "chromatid" changes, in: Proc. Radiobi-ology Symposium, 1954, ed. by Z.M.Bacq, P.Alexander. Liege, Butterworth, London, 1955, pp.243-253.

15. A.M.Kellerer and H.H.Rossi. Current topics in radiation research quarterly 1972, v.8, pp.85-108.

16. G.Obe et al. DNA double-strand breaks induced by sparsely ionizing radiation and endonucleases as critical lesions for cell death, chromosomal aberrations, mutations and oncogenic transformation. Mutagenesis 1992, v.7, pp.3-12.

17. A.T.Natarajan. Mechanisms for induction of mutations and chromosome alterations. Environ. Health Perspect. 1993, v. 101, suppl.3, pp.225-229.

18. P.E.Bryant. DNA damage, repair and chromosomal damage. Int J Radiat Biol. 1997, v.7 l,pp.675-80.

19. K.H.Chadwick and H.P.Leenhouts. The rejoining of DNA double-strand breaks and a model for the formation of chromosomal rearrangements. Int. J. Radiat. Biol. 1978, v.33, pp.517-529.

20. M.A.Resnick. The repair of double-strand breaks in DNA: a model involving recombination. J. Theor. Biol. 1976, v.59, pp.97-106.

21. J.Thacker et al. The induction of chromosome exchange aberrations by carbon ultrasoft X-rays in V79 hamster cells. Int. J. Radiat. Biol. Relat. Stud. Phys. Chem. Med. 1986, v.49, pp.645-56.

22. B.D.Loucas, M.N.Cornforth. Complex chromosome exchanges induced by gamma rays in human lymphocytes: an mFISH study. Radiat. Res. 2001, v. 155, pp.660-671.

23. P.Pfeiffer et al. Mechanisms of DNA double-strand break repair and their potential to induce chromosomal aberrations. Mutagenesis 2000, v. 15, pp.289302.

24. D.B.Roth et al. Mechanisms of nonhomologous recombination in mammalian cells. Mol. Cell Biol. 1985, v.5, pp.2599-2607.

25. P.Slijepcevic and A.T.Natarajan. Distribution of X-ray-induced G2 chromatid damage among Chinese hamster chromosomes: influence of chromatin conformation. Mutat. Res. 1994, v.323, pp.113-119.

26. A.T.Natarajan et al. Mechanisms of induction of chromosomal aberrations and their detection by fluorescence in situ hybridization. Mutat. Res. 1996, v.372, pp.247-258.

27. W.Martinez-Lopez et al. Intrachromosomal visualization of aberration breakpoints induced by neutrons and gamma rays in Chinese hamster ovary cells. Radiat. Res. 1998, v. 150, pp.585-592.

28. P.Perry and S.Wolff. New Giemsa method for the differential staining of sister chromatids. Nature 1974, v.251, pp. 156-158.

29. D.Pinkel et al. Cytogenetic analysis using quantitative, high-sensitivity, fluorescence hybridization. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 1986, v.89, pp.29342938.

30. J.M.Brown and M.S.Kovacs. Visualisation of non-reciprocal chromosome exchanges in irradiated human fibroblasts by fluorescent in situ hybridization. Radiat. Res. 1993, v. 136, pp.71-76.

31. P.J.Simpsom and J.R.K.Savage. Identification of X-ray-induced complex aberrations using fluorescence in situ hybridization: a comparison at two doses. Int. J. Radiat. Biol. 1994, v. 66, pp.629-632.

32. M.N.Cornforth. Analyzing radiation-induced complex chromosome rearrangements by combinatorial painting. Radiat. Res. 2001, v.155, pp.643-659.

33. R.M.Anderson et al. M-FISH analysis shows that complex chromosome aberrations induced by a-particle tracks are cumulative products of localized rearrangements. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2002, v.99, pp.12167-12172.

34. A.T.Natarajan et al. Frequencies of X-ray induced pericentric inversions and centric rings in human blood lymphocytes detected by FISH using chromosome arm specific DNA libraries. Mutat Res. 1996, v.372, pp. 1-7.

35. Chudoba et al. High resolution multicolor-banding: a new technique for refined FISH analysis of human chromosomes. Cytogenet. Cell Genet. 1999, v.84, pp. 156-160.

36. J.J.W.A.Boei et al. Dose-response curves for X-ray induced interchanges and interarm intrachanges in human lymphocytes using arm-specific probes for chromosome 1. Mutat. Res. 1998, v.404, pp.45-53.

37. R.K.Sachs et al. Intra-arm and interarm chromosome intrachanges: tools for probing the geometry and dynamics of chromatin. Radiat. Res. 1997, v. 148, pp.330-340.

38. J.R.K.Savage. Insight into sights. Mutat. Res. 1996, v.366, pp.81-95.

39. H.Wu et al. Centric rings, acentric rings and excess acentric fragments based on a random-walk interphase chromosome model. Int. J. Radiat. Biol. 1997, v.71, pp.487-496.

40. C.Cremer et al. Nuclear architecture and the induction of chromosomal aberrations. Mutat. Res. 1996, v.366, pp.97-116.

41. С.Г.Андреев и Д.М.Спитковский. Биофизические модели самоорганизации пространственной структуры хроматина. Докл. АН СССР 1983, т.269, с.1500-1502.

42. С.Г.Андреев, Д.М.Спитковский, Т.А.Талызина. Микродозиметрия. Д.: ЛИЯФ, 1986. с.109-142.

43. С.Г.Андреев, Д.М.Спитковский, Т.А.Талызина. Матер. 5-го Всесоюз. совещ. по микродозиметрии. Усть-Нарва, 5-12 марта 1986 г. Т.2. Обзорно-проблемные доклады. М.,1987. с.4-60.

44. С.Г.Андреев и Ю.А.Эйдельман. Глобулярная модель интерфазной хромосомы и внутрихромосомные обменные аберрации. Радиац. Биол. Радиоэкол. 1999, т.39, с. 10-20.

45. V.Yu.Chepel et al. 3-D Computer Modeling of Chromatin Fibers for Radiation Damage Simulation. Radiat. Prot. Dosim. 1994, v.52, pp.259-263.

46. Yu.A.Eidelman and S.G.Andreev. Biophysical study of globular organisation of interphase chromosomes. Radiat. Prot. Dosim. 2002, v.99, pp.217-218.

47. N.E.Morton. Parameters of the human genome. Proc. Natl. Acad. Sxi. USA 1991, v.88, pp.7474-7476.

48. N.Metropolis et al. Equation of state calculations by fast computing machines. J. Chem. Phys. 1953, v.21, pp. 1087-1092.

49. H.Bornfleth et al. Quantitative motion analysis of subchromosomal foci in living cells using four-dimensional microscopy. Biophys. J. 1999, v.11, pp.2871-2886.

50. S.G.Andreev and Yu.A.Eidelman. Intrachromosomal exchange aberrations predicted on the basis of globular interphase chromosome model. Radiat. Prot. Dosim. 2002, v.99, pp. 193-196.

51. S.Dietzel et al. Separate and variably shaped chromosome arm domains are disclosed by chromosome arm painting in human cell nuclei. Chromosome res. 1998, v.6, pp.25-33.

52. C.Munkel et al. Compartmentalization of interphase chromosomes observed in simulation and experiment. J. Mol. Biol. 1999, v.285, pp.l053-1065.

53. G.Van den Engh et al. Estimating genomic distance from DNA sequence location in cell nuclei by a random walk model. Science 1992, v.257, pp. 14101412.

54. RXSachs et al. A random-walk/giant-loop model for interphase chromosomes. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 1995, v.92, pp.2710-2714.

55. H.Yokota et al. Evidence for the organization of chromatin in megabase pair-sized loops arranged along a random walk path in the human G0/G1 interphase nucleus. J. Cell Biol. 1995, v.130, pp.1239-1249.

56. W.R.Holley et al. A model for interphase chromosomes and evaluation of radiation-induced aberrations. Radiat Res. 2002, v. 158, pp.568-580.

57. S.Boyle et al. The spatial organization of human chromosomes within the nuclei of normal and emerin-mutant cells. Hum. Mol. Genet. 2001, v.10, pp.211-219.

58. M.Napolitano et al. Inactivation of СЗН 10T1/2 cells by monoenergetic high LET a-particles. Int. J. Radiat. Biol 1992, v.61, pp.813-820.

59. В.А.Питкевич и В.В.Дуба. Радиобиология 1981, т.21, с.829-835.

60. H.C.Newman et al. The role of higher-order chromatin structure in the yield and distribution of DNA double-strand breaks in cells irradiated with X-rays or alpha-particles. IntJ. Radiat. Biol. 2000, v.76, pp.1085-1093.

61. B.Stenerlow et al. Rejoining of DNA double-strand breaks induced by accelerated nitrogen ions. Int. J. Radiat. Biol. 1996, v.70, pp.413-420.

62. B.Stenerlow et al. Rejoining of DNA fragments produced by radiations of different linear energy transfer. IntJ. Radiat. Biol. 2000, v.76, pp.549-557.

63. H.C.Newman et al. DNA double-strand break distributions in X-ray and alpha-particle irradiated V79 cells: evidence for non-random breakage. Int. J. Radiat. Biol. 1997, v.71, pp.347-363.

64. E.Hoglund et al. DNA damage induced by radiation of different linear energy transfer: initial fragmentation. IntJ. Radiat. Biol. 2000, v.76, pp.539-547.

65. J.R.K.Savage. A brief survey of aberration origin theories. Mutat. Res. 1998, v.404, pp. 139-147.

66. D.Pang et al. Ku proteins join DNA fragments as shown by atomic force microscopy. Cancer Res. 1997, v.57, pp.1412-1415.

67. M.Pinto et al. Evidence for complexity at the nanometer scale of radiation-Induced DNA DSBs as a determinant of rejoining kinetics. Radiat. Res. 2005, v.164, pp.73-85.

68. M.N.Cornforth and J.S.Bedford. A quantitative comparison of potentially lethal damage repair and the rejoining of interphase chromosome breaks in low passage normal human fibroblasts. Radiat. Res. 1987, v.l 11, pp.385-405.

69. Y.Kodama et al. Estimation of minimal size of translocated chromosome segments detectable by fluorescence in situ hybridization. Int. J. Radiat. Biol. 1997, v.71, pp.35-39.

70. F.Darroudi et al. Kinetics of the formation on chromosome aberrations in X-irradiated human lymphocytes, using PCC and FISH. Mutat. Res. 1998, v.404, pp.55-65.

71. С.Г.Андреев и Ю.А.Эйдельман. Пути обменных взаимодействий хромосомных повреждений, приводящих к внутрихромосомным аберрациям, зависят от структуры интерфазных хромосом. Радиац. Биол. Радиоэкол. 2001, т.41, с.469-474.

72. В.И.Иванов и В.Н.Лысцов. Основы микродозиметрии. М.: Атомиздат, 1979.

73. R.Greinert et al. Chromosome aberrations induced in human lymphocytes by 3.45 MeV alpha particles analyzed by premature chromosome condensation. Radiat. Res. 1999, v. 152, pp.412-420.

74. R.Lee et al. Chromosome aberration yields and apoptosis in human lymphocytes irradiated with Fe-ions of different LET. Adv. Space Res. 2005, v.35, pp.268-275.

75. Ю.Б.Кудряшов. Радиационная биофизика (ионизирующие излучения). М.: Физматлит, 2004.

76. P.J.Simpson and J.R.K.Savage. Estimating the true frequency of X-ray-induced complex chromosome exchanges using fluorescence in situ hybridization. IntJ. Radiat. Biol. 1995, v.67, pp.37-45.

77. P.J.Simpson and J.R.K.Savage. Dose-response curves for simple and complex chromosome aberrations induced by X-rays and detected using fluorescence in situ hybridization. Int. J. Radiat. Biol. 1996, v.69, pp.429-436.

78. S.G.Andreev and D.M.Spitkovsky. Cooperative chromatin rearrangements at low doses, in: Proceedings of 5th USSR Conference on Microdosimetry. M., МИФИ, 1987, t.2, c.240-262.

79. С.Г.Андреев, Ю.А.Эйдельман, Т.А.Талызина. Структурная организация хромосом и радиационно-индуцированные межхромосомные аберрации. Радиац. Биол. Радиоэкол. 2006, т.46, стр. 16-19.

80. P.R.Cook. The organization of replication and transcription. Science 1999, v.284, pp. 1790-1795.

81. J.A.Aten et al. Dynamics of DNA double-strand breaks revealed by clustering of damaged chromosome domains. Science 2004, v.303, pp.92-95.

82. L.R.Ferguson et al. Environ. Mol. Mutagen. 1996, v.27, pp.255-262.

83. J.D.Tucker and J.R.Senft. Analysis of naturally occurring and radiation-induced breakpoint locations in human chromosomes 1, 2 and 4. Radiai Res. 1994, v.140, pp.31-36.

84. S.Knehr et al. Chromosome analysis by fluorescence in situ hybridization: Further indications for a non-DNA-proportional involvement of single chromosomes in radiation-induced structural aberrations. Int. J. Radiat. Biol. 1996, v.70, pp.385-392.

85. J.J.W.A.Boei et al. Differential involvement of chromosomes 1 and 4 in the formation of chromosomal aberrations in human lymphocytes after X-irradiation. Int. J. Radiat. Biol. 1997, v.72, pp. 139-145.

86. M.Durante et al. Karyotypes of human lymphocytes exposed to high-energy iron ions. Radiat. Res. 2002, v.158, pp.581-590.

87. C.Weierich et al. Three-dimensional arrangements of centromeres and telomeres in nuclei of human and murine lymphocytes. Chromosome Res. 2003, v.l 1, pp.485-502.

88. M.Cremer et al. Non-random radial higher-order chromatin arrangements in nuclei of diploid human cells. Chromosome Res. 2001, v.9, pp.541-567.

89. M.Scholz et al. Analysis of chromosome damage based on the time course of aberrations. Int. J. Radiat. Biol. 1998, v.74, pp.325-331.

90. S.Ritter et al. Comparison of chromosomal damage induced by X-rays and Ar-ions with an LET of 1840 keV/mm in G, V79 cells. Int. J. Radiat. Biol. 1996, v.69, pp. 155-166.

91. E.Nasonova et al. Cell cycle arrest and aberration yield in normal human fibroblasts. I. Effects of X-rays and 195 MeVu"1 C ions. Int. J. Radiat. Biol. 2004, v.80, pp.621-634.

92. Yu.A.Eidelman et al. Prediction of dose response for radiation induced exchange aberrations taking cell cycle delays into account. Radiat. Prot. Dosim. 2006, v.l 22, №1-4, pp. 185-187.

93. G.R.Hoffmann et al. Higher frequency of chromosome aberrations in late-arising first-division metaphases than in early-arising metaphases after exposure of human lymphocytes to X-rays in G0. Int. J. Radiat. Biol. 2002, v.78, pp.765-772.

94. С.Г.Андреев и др. Биофизическое моделирование радиационных повреждений генетических структур клетки. Радиац. Биол. Радиоэкол. 2005, т.45, с.549-560.

95. J.J.W.A.Boei et al. Detection of chromosomal aberrations by fluorescence in situ hybridization in the first three postirradiation divisions of human lymphocytes. Mutat. Res. 1996, v.349, pp. 127-135.

96. S.Ritter et al. Relationship between aberration yield and mitotic delay in human lymphocytes exposed to 200 Me Vu"1 Fe ions or X-rays. J. Radiat. Res. 2002, v.43 (suppl.), PP.S175-S179.

97. M.Scholz et al. Cell cycle delays induced by heavy ion irradiation of synchronous mammalian cells. Int. J. Radiat. Biol. 1994, v.66, pp.59-75.