Около 7% поглощённой дозы приходится на ядерную ДНК.
Механизм повреждения сходен с повреждением белка : выбивание электрона и образование "дырки", миграция её по полинуклеотидной цепи ( при этом пробегается несколько сотен азотистых оснований ) до участка с повышенными электрондонорными свойствами .Таким местом будет место локализации азотистого основания, чаще тимина или цитозина. Возникают свободные радикалы этих оснований. Это прямое действие. При косвенном действии к образованию свободных радикалов приводит взаимодействие с продуктами радиолиза воды. Образование свободных радикалов приводит к нарушению структуры ДНК:
- однонитевые и двунитевые разрывы ;
- модификация азотистых оснований;
- образование сшивок - тиминовых димеров;
- нарушение ДНК-мембранного комплекса ;
- сшивки ДНК - ДНК ;
- сшивки ДНК с белком нуклеопротеидного комплекса.
При дозе 1 Гр в каждой клетке человека повреждается 5000 азотистых оснований ,возникает 1000 одиночных и 10-100 двойных разрывов.
Определённое число одиночных разрывов образуется даже при малыхдозах излучения, но они не приводят к поломкам молекулы ДНК, т.к. куски повреждённой молекулы прочно удерживаются на месте водородными связями c противоположной нитью ДНК. Репарация одиночных разрывов идёт быстро и эффективно - эксцизионная репарация:
- фермент эндонуклеаза узнаёт повреждённый участок и производит "разрез";
- фермент экзонуклеаза вырезает повреждённый участок (иногда и прилегающие);
- ДНК-полимераза застраивает дефект новыми нуклеотидами с использованием неповреждённой нити в качестве матрицы;
- лигазы соединяют новый сегмент с интактными участками.
Большинство одиночных разрывов репарируются даже в летально облучённых клетках. Поэтому одиночные разрывы не являются причиной, определяющей гибель клетки. Однако нерепарированные одиночные разрывы могут в последующем привести к образованию двойных разрывов.
Двойные разрывы могут возникнуть в результате единичного акта ионизации либо при совпадении одиночных разрывов на комплементарных нитях.Двойные разрывы опасны для клетки ,т.к. они практически не репарируются и служат непосредственной причиной возникновения хромосомных аберраций.Основными видами хромосомных аберраций являются:
- фрагментация хромосом;
- образование хромосомных мостов ,дицентриков ,кольцевыххромосом;
- появление внутри- и межхромосомных обменов.
Часть аберраций (например, мосты) механически препятствуют делению клетки. Появление обменов, ацентрических фрагментов приводит к неравномерному разделению хромосом и утрате генетического материала, а это вызывает гибель клеток из-за недостатка метаболитов, синтез которых кодировался утраченной частью ДНК.