El Mecanismo del Daño al ADN por Radiación UV

La exposición a la radiación ultravioleta solar (UV) provoca daños en el ADN, un paso preliminar en el proceso de carcinogénesis.

Crédito: janez volmajer/.com

La estabilidad del ADN es extremadamente importante para el buen funcionamiento de todos los procesos celulares. La exposición a la radiación UV altera la estructura del ADN, afectando los procesos fisiológicos de todos los sistemas vivos, desde las bacterias hasta los seres humanos.

La radiación ultravioleta

La luz solar natural estimula la producción de vitamina D, un nutriente importante para la formación de huesos sanos. Sin embargo, la luz solar también es una fuente importante de radiación UV. Las personas que sufren una exposición excesiva a los rayos UV corren un gran riesgo de desarrollar cáncer de piel. Hay tres tipos de rayos UV: UVA, UVB y UVC.

• Los rayos UVC (100-280 nm) son los más energéticos y dañinos de los tres rayos. Afortunadamente, el UVC es absorbido por la capa de ozono antes de llegar a la superficie de la tierra.
• Los rayos UVA (315-400 nm) poseen la energía más baja y pueden penetrar profundamente en la piel. La exposición prolongada se ha relacionado con el envejecimiento y las arrugas de la piel. Los rayos UVA también son la principal causa de melanomas.
• Los rayos UVB (280-315 nm) poseen una energía más alta que los rayos UVA y afectan a la capa externa de la piel, lo que provoca quemaduras solares y bronceados. El carcinoma de células basales y el carcinoma de células escamosas son causados por la radiación UVB.

Daño al ADN por radiación UV

El ADN se compone de dos hebras complementarias que se enrollan en una doble hélice. El mensaje hereditario está codificado químicamente y compuesto por los cuatro nucleótidos adenina (A), timina (T), guanina (G) y citosina (C).

La luz UVB interfiere directamente con la unión entre los nucleótidos en el ADN. Las dos lesiones principales del ADN formadas por la exposición a los rayos UVB son los dímeros de pirimidina ciclobutano (CPD) y los fotoproductos de pirimidina pirimidona 6-4 (6-4 PPS), y sus isómeros De Dewar.

Los CPD se forman cuando dos bases de pirimidina adyacentes (timina –TT o citosina – CC) se unen covalentemente produciendo una estructura de anillo cíclico. 6-4 PPS resultan de un único enlace covalente formado entre el extremo 5′ de C6 y el extremo 3′ de C4 de pirimidinas adyacentes. Esto conduce a la formación de un intermediario inestable de oxetano o azetidina, dependiendo de si la base del extremo 3′ es una timina o citosina.

El reordenamiento espontáneo posterior de estos productos intermedios da lugar a 6-4PP. Los dímeros de pirimidina causan una torcedura en la columna vertebral del ADN, deteniendo la transcripción y la síntesis de proteínas. 6-4 los aductos de pirimidina pirimidona se someten a isomerización a su forma de Dewar al exponerse a otro fotón de luz de la radiación UVB o UVA. La mutación más común inducida por UVB es la transversión de C a T. También se producen sustituciones de doble base (CC a TT), aunque con menos frecuencia.

La radiación UVA (y también UVB) causa daños indirectos al ADN a través de la absorción de fotones por cromóforos no ADN. Esto genera especies reactivas de oxígeno como oxígeno singlete o peróxido de hidrógeno que oxidan las bases del ADN causando mutaciones. La mutación más común es la transversal G-T en la que la guanina se oxida en 8-oxo – 7,8-dihidroguanina (8-oxoG), lo que dificulta su emparejamiento con la citosina. Durante el proceso de replicación, el 8-oxoG se empareja con la adenina. Cuando se sintetiza la segunda hebra, el 8-oxoG se reemplaza con una timina que conduce a una transversal G-T.

Reparación del ADN

Las lesiones genéticas producidas por la radiación UV a menudo se reparan poco después de formarse, a través de un proceso llamado reparación por escisión de nucleótidos. Una enzima nucleasa reconoce y extrae un segmento de ADN que contiene la lesión. Luego, la polimerasa inserta las bases correctas y la ligasa sella el espacio. Sin embargo, si se acumulan lesiones no reparadas o el mecanismo de reparación es defectuoso, puede provocar muerte celular, mutagénesis e incluso cáncer.

Lectura adicional

• Todo el contenido de ADN
• ¿Qué es el ADN?
• Propiedades del ADN
• Modificaciones químicas del ADN
• Funciones biológicas del ADN

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