Mekanismen for DNA-skade ved UV-stråling

Solar ultraviolet stråling (UV) eksponering udløser DNA-skade, et indledende trin i processen med carcinogenese.

kredit: Janes volmajer/.com

stabiliteten af DNA er yderst vigtig for, at alle cellulære processer fungerer korrekt. Eksponering for UV-stråling ændrer DNA-strukturen og påvirker de fysiologiske processer i alle levende systemer, der spænder fra bakterier til mennesker.

Ultraviolet stråling

naturligt sollys stimulerer produktionen af D-vitamin, et vigtigt næringsstof til dannelse af sunde knogler. Sollys er dog også en vigtig kilde til UV-stråling. Personer, der får overdreven UV-eksponering, har stor risiko for at udvikle hudkræft. Der er tre typer UV-stråler: UVA, UVB og UVC.

• UVC-stråler (100-280 nm) er de mest energiske og skadelige af de tre stråler. Heldigvis absorberes UVC af olielaget, inden det når jordens overflade.
• UVA-stråler (315-400 nm) har den laveste energi og er i stand til at trænge dybt ind i huden. Langvarig eksponering har været forbundet med aldring og rynker i huden. UVA er også den vigtigste årsag til melanomer.
• UVB-stråler (280-315 nm) har højere energi end UVA-stråler og påvirker det ydre lag af huden, der fører til solbrændinger og tans. Basalcellekarcinom og pladecellecarcinom er forårsaget af UVB-stråling.

DNA-skade ved UV-stråling

DNA er sammensat af to komplementære tråde, der vikles ind i en dobbelt spiral. Den arvelige besked er kemisk kodet og består af de fire nukleotider adenin (a), thymin (T), guanin (G) og cytosin (C).

UVB-lys interfererer direkte med bindingen mellem nukleotiderne i DNA ‘ et. De to vigtigste DNA-læsioner dannet ved eksponering for UVB er cyclobutan pyrimidindimerer (CPD) og 6-4 pyrimidin pyrimidon fotoprodukter (6-4pps) og dets isomerer.

CPD ‘ er dannes, når to tilstødende pyrimidinbaser (thymin –TT eller cytosin – CC) bliver kovalent bundet og producerer en cyklisk ringstruktur. 6 – 4pps skyldes en enkelt kovalent binding dannet mellem 5′ – enden af C6 og 3′ – enden af C4 af tilstødende pyrimidiner. Dette fører til dannelsen af et ustabilt oksetan-eller asetidin-mellemprodukt afhængigt af om 3’ – endebasen er en thymin eller cytosin.

efterfølgende spontan omlægning af disse mellemprodukter giver anledning til 6-4PP. Pyrimidindimererne forårsager et knæk i DNA-rygraden, hvilket stopper transkription og proteinsyntese. 6-4 pyrimidinpyrimidonadducter gennemgår isomerisering til deres Afkrigsform ved eksponering for en anden foton af lys fra UVB-eller UVA-stråling. Den mest almindelige mutation induceret af UVB er C til T transversion. Dobbeltbasesubstitutioner (CC til TT) forekommer også, omend sjældnere.

UVA (og også UVB) stråling forårsager indirekte skade på DNA via absorption af fotoner af ikke-DNA-chromophorer. Dette genererer reaktive iltarter som singlet ilt eller brintoverilte, der ilter DNA-baserne, der forårsager mutationer. Den mest almindelige mutation er G-T transversion hvor guanin bliver iltet til 8-okso-7,8-dihydroguanin (8-oksog) hindrer dens parring med cytosin. Under replikationsprocessen parres 8-oksog med adenin. Når den anden streng syntetiseres, erstattes 8-oksog med en thymin, der fører til en G-t-transversion.

DNA-reparation

de genetiske læsioner produceret af UV-stråling repareres ofte kort efter, at de er dannet gennem en proces kaldet nukleotidudskæringsreparation. En nuclease genkender og fjerner et segment af DNA, der indeholder læsionen. Derefter indsætter polymerasen de korrekte baser, og ligasen forsegler spalten. Men hvis ikke-reparerede læsioner akkumuleres, eller reparationsmekanismen er defekt, kan det føre til celledød, mutagenese og endda kræft.

yderligere læsning

• alt DNA-indhold
• Hvad er DNA?
• DNA egenskaber
• DNA kemiske modifikationer
• DNA biologiske funktioner

citater