Mechanismus Poškození DNA UV Zářením

Sluneční ultrafialové záření (UV) záření vyvolává poškození DNA, předběžný krok v procesu karcinogeneze.

kredit: janez volmajer/. com

stabilita DNA je nesmírně důležitá pro správné fungování všech buněčných procesů. Vystavení UV záření mění strukturu DNA a ovlivňuje fyziologické procesy všech živých systémů od bakterií po člověka.

ultrafialové záření

přirozené sluneční světlo stimuluje produkci vitaminu D, důležité živiny pro tvorbu zdravých kostí. Sluneční světlo je však také hlavním zdrojem UV záření. Jedinci, kteří jsou vystaveni nadměrnému UV záření, jsou vystaveni velkému riziku vzniku rakoviny kůže. Existují tři typy UV paprsků: UVA, UVB a UVC.

• UVC paprsky (100-280 nm) jsou nejvíce energetické a škodlivé ze tří paprsků. Naštěstí je UVC absorbován ozonovou vrstvou před dosažením zemského povrchu.
• UVA paprsky (315-400 nm) mají nejnižší energii a jsou schopny proniknout hluboko do kůže. Dlouhodobá expozice souvisí se stárnutím a vrásčitostí pokožky. UVA je také hlavní příčinou melanomů.
• UVB paprsky (280-315 nm) mají vyšší energii než UVA paprsky a ovlivňují vnější vrstvu kůže vedoucí k spálení a opálení. Karcinom bazálních buněk a spinocelulární karcinom jsou způsobeny UVB zářením.

poškození DNA UV zářením

DNA se skládá ze dvou komplementárních řetězců, které jsou navinuty do dvojité šroubovice. Dědičná zpráva je chemicky kódována a skládá se ze čtyř nukleotidů adenin (A), thyminu (T), guaninu (G) a cytosinu (C).

UVB světlo interferuje přímo s vazbou mezi nukleotidy v DNA. Dvě hlavní léze DNA vytvořené expozicí UVB jsou cyklobutan pyrimidinové dimery (CPD) a 6-4 fotoprodukty pyrimidin pyrimidonu (6-4PPs) a jeho dewarovy izomery.

CPD se tvoří, když se dvě sousední pyrimidinové báze (thymin –TT nebo cytosin – CC) kovalentně spojí a vytvoří cyklickou kruhovou strukturu. 6-4PP jsou výsledkem jediné kovalentní vazby vytvořené mezi 5 ‚koncem C6 a 3‘ koncem C4 sousedních pyrimidinů. To vede k tvorbě nestabilního oxetanového nebo azetidinového meziproduktu v závislosti na tom, zda je 3 ‚ koncová báze thyminem nebo cytosinem.

následné spontánní přeskupení těchto meziproduktů vede k 6-4PP. Pyrimidinové dimery způsobují zalomení v páteři DNA, zastavují transkripci a syntézu proteinů. 6-4 pyrimidin pyrimidonové adukty podléhají izomeraci do své Dewarové formy po vystavení jinému fotonu světla UVB nebo UVA záření. Nejčastější mutací indukovanou UVB je transverze C až T. Dvojité substituce bází (CC až TT) se také vyskytují, i když méně často.

UVA (a také UVB) záření způsobuje nepřímé poškození DNA absorpcí fotonů chromofory bez DNA. To vytváří reaktivní druhy kyslíku, jako je singletový kyslík nebo peroxid vodíku, které oxidují dna báze způsobující mutace. Nejčastější mutací je G-T transverze, přičemž guanin oxiduje na 8-oxo – 7,8-dihydroguanine (8-oxoG), které brání jeho spárování s cytosin. Během procesu replikace se 8-oxoG páruje s adenin. Když je druhý řetězec syntetizován, 8-oxoG je nahrazen thyminem vedoucím k transverzi G-T.

Oprava DNA

genetické léze produkované UV zářením jsou často opraveny brzy po jejich vytvoření procesem zvaným Oprava excize nukleotidů. Nukleázový enzym rozpoznává a odstraňuje segment DNA obsahující lézi. Potom polymeráza vloží správné báze a ligáza utěsní mezeru. Pokud se však neopravené léze hromadí nebo je opravný mechanismus vadný, může to vést k buněčné smrti, mutagenezi a dokonce k rakovině.

Další Čtení

• Obsah DNA
• Co je DNA?
• DNA Vlastnosti
• DNA Chemická Modifikace
• DNA Biologických Funkcí

citace