UV-säteilyn aiheuttaman DNA-vaurion mekanismi

auringon ultraviolettisäteily (UV) aiheuttaa DNA-vaurioita, mikä on alustava vaihe karsinogeenisuusprosessissa.

luotto: janez volmajer/.com

DNA: n stabiilisuus on äärimmäisen tärkeää kaikkien soluprosessien moitteettomalle toiminnalle. UV-säteilylle altistuminen muuttaa DNA: n rakennetta ja vaikuttaa kaikkien elollisten järjestelmien fysiologisiin prosesseihin bakteereista ihmisiin.

ultraviolettisäteily

luonnollinen auringonvalo stimuloi D-vitamiinin tuotantoa, joka on tärkeä ravintoaine terveiden luiden muodostumiselle. Auringonvalo on kuitenkin myös merkittävä UV-säteilyn lähde. Henkilöt, jotka saavat liiallinen UV-altistuminen on suuri riski sairastua ihosyöpiä. UV-säteitä on kolmenlaisia: UVA, UVB ja UVC.

• UVC-säteet (100-280 nm) ovat kolmesta säteestä energisimpiä ja vahingollisimpia. Onneksi otsonikerros absorboi UVC: n ennen kuin se saavuttaa maan pinnan.
• UVA-säteillä (315-400 nm) on pienin Energia ja ne pystyvät tunkeutumaan syvälle ihoon. Pitkäaikainen altistus on yhdistetty ihon ikääntymiseen ja rypistymiseen. UVA on myös melanoomien pääsyy.
• UVB-säteilyllä (280-315 nm) on suurempi energia kuin UVA-säteilyllä ja se vaikuttaa ihon uloimpaan kerrokseen, joka johtaa auringonpolttamiin ja ruskettuviin. Tyvisolusyöpä ja okasolusyöpä johtuvat UVB-säteilystä.

UV-säteilyn aiheuttama DNA-vaurio

DNA koostuu kahdesta toisiaan täydentävästä säikeestä, jotka kiertyvät kaksoiskierteeksi. Perinnöllinen viesti on kemiallisesti koodattu ja koostuu neljästä nukleotidista adeniini (a), tymiini (T), guaniini (G) ja sytosiini (C).

UVB-valo häiritsee suoraan DNA: n nukleotidien välistä sidosta. UVB: lle altistumisen kaksi tärkeintä DNA-leesiota ovat syklobutaanipyrimidiinidimeerit (CPD) ja 6-4 pyrimidiinipyrimidonivalotuotetta (6-4pps) ja sen Dewar-isomeerit.

CPDs muodostuu, kun kaksi vierekkäistä pyrimidiiniemästä (tymiini –TT tai sytosiini – CC) liittyvät kovalenttisesti toisiinsa muodostaen syklisen rengasrakenteen. 6-4PPs syntyy yhdestä kovalenttisesta sidoksesta, joka muodostuu vierekkäisten pyrimidiinien C6: n 5′: n lopun ja C4: n 3′: n pään välille. Tällöin muodostuu epästabiili oksetaani-tai atsetidiiniväli riippuen siitä, onko 3′ – loppuinen emäs tymiini vai sytosiini.

näiden välituotteiden myöhempi spontaani uudelleenjärjestyminen aiheuttaa 6-4PP. Pyrimidiinidimeerit aiheuttavat Kinkin DNA: n selkärangassa pysäyttäen transkription ja proteiinisynteesin. 6-4 pyrimidiinipyrimidoniadduktia isomeroituu Dewar-muotoonsa altistuessaan toiselle UVB-tai UVA-säteilyn valofotonille. Yleisin UVB: n aiheuttama mutaatio on C-T transversio. Myös kaksoispohjasubstituutioita (CC-TT) esiintyy, joskin harvemmin.

UVA-(ja myös UVB -) säteily aiheuttaa epäsuoraa vahinkoa DNA: lle absorboimalla fotoneja muilla kuin DNA-kromoforeilla. Tällöin syntyy reaktiivisia happilajeja, kuten sinkkihappea tai vetyperoksidia, jotka hapettavat DNA-emäksiä aiheuttaen mutaatioita. Yleisin mutaatio on G-T-transversio, jossa guaniini hapettuu 8 – okso-7,8-dihydroguaniiniksi (8-oksog) estäen sen pariutumisen sytosiinin kanssa. Replikaatioprosessin aikana 8-oksog pariutuu adeniinin kanssa. Kun toinen juoste syntetisoidaan, 8-oksog korvautuu tymiinillä, joka johtaa G-T-transversioon.

DNA-korjaus

UV-säteilyn tuottamat geneettiset leesiot korjataan usein pian niiden muodostumisen jälkeen nukleotidien poistokorjaukseksi kutsutun prosessin avulla. Nukleaasientsyymi tunnistaa ja poistaa osan DNA: sta, jossa vaurio on. Sitten polymeraasi lisää oikeat emäkset ja ligaasi tiivistää aukon. Jos korjaamattomia vaurioita kuitenkin kertyy tai korjausmekanismi on viallinen, se voi johtaa solukuolemaan, mutageneesiin ja jopa syöpään.

lisätietoja

• kaikki DNA-sisältö
• mikä on DNA?
• DNA: n ominaisuudet
• DNA: n kemialliset modifikaatiot
• DNA: n biologiset funktiot

lainaukset