Az UV sugárzás által okozott DNS-károsodás mechanizmusa

a napsugárzás ultraibolya sugárzása (UV) kiváltja a DNS károsodását, ami a karcinogenezis folyamatának előzetes lépése.

hitel: janez volmajer/.com

a DNS stabilitása rendkívül fontos az összes sejtfolyamat megfelelő működéséhez. Az UV sugárzásnak való kitettség megváltoztatja a DNS szerkezetét, befolyásolja az összes élő rendszer fiziológiai folyamatait, a baktériumoktól az emberig.

ultraibolya sugárzás

a természetes napfény serkenti a D-vitamin termelését, amely fontos tápanyag az egészséges csontok kialakulásához. A napfény azonban az UV sugárzás egyik fő forrása is. Azok a személyek, akik túlzott UV-expozíciót kapnak, nagy a kockázata a bőrrák kialakulásának. Az UV sugárzásnak három típusa van: UVA, UVB és UVC.

• az UVC sugarak (100-280 nm) a legenergiásabbak és a legkárosabbak a három sugár közül. Szerencsére az UVC-t az ózonréteg felszívja, mielőtt elérné a Föld felszínét.
• az UVA sugarak (315-400 nm) rendelkeznek a legalacsonyabb energiával, és képesek mélyen behatolni a bőrbe. A hosszan tartó expozíció összefügg a bőr öregedésével és ráncosodásával. Az UVA a melanómák fő oka is.
• az UVB sugarak (280-315 nm) nagyobb energiával rendelkeznek, mint az UVA sugarak, és hatással vannak a bőr külső rétegére, ami leégéshez és barnuláshoz vezet. A bazális sejtes karcinómát és a laphámsejtes karcinómát UVB sugárzás okozza.

DNS-károsodás UV-sugárzás által

a DNS két komplementer szálból áll, amelyek kettős spirálba vannak tekerve. Az örökletes üzenet kémiailag kódolt, és négy nukleotidból áll: adenin (a), timin (T), guanin (G) és citozin (C).

az UVB fény közvetlenül befolyásolja a DNS nukleotidjai közötti kötést. Az UVB-expozíció során kialakuló két fő DNS-elváltozás a ciklobután-pirimidin-dimerek (CPD) és a 6-4 pirimidin-pirimidon fototermékek (6-4PPs), valamint Dewar-izomerjei.

CPD –k akkor keletkeznek, amikor két szomszédos pirimidin bázis (timin – TT vagy citozin-CC) kovalensen összekapcsolódik, ciklikus gyűrűszerkezetet hozva létre. A 6-4pp a szomszédos pirimidinek 5′ – C6 vége és 3′ C4 vége között kialakult egyetlen kovalens kötésből származik. Ez instabil oxetán vagy azetidin köztitermék képződéséhez vezet, attól függően, hogy a 3′ végbázis timin vagy citozin.

ezen intermedierek későbbi spontán átrendeződése 6-4PP-t eredményez. A pirimidin dimerek törést okoznak a DNS gerincében, megállítva a transzkripciót és a fehérjeszintézist. 6-4 pirimidin a pirimidon adduktok Dewar formájukba izomerizálódnak, ha UVB vagy UVA sugárzásból származó fény másik fotonjának vannak kitéve. Az UVB által kiváltott leggyakoribb mutáció a C – T transzverzió. Kettős bázis szubsztitúciók (CC to TT) szintén előfordulnak, bár ritkábban.

az UVA (és az UVB) sugárzás közvetett károsodást okoz a DNS-ben a fotonok nem DNS-kromoforok általi abszorpciója révén. Ez reaktív oxigénfajokat generál, például szingulett oxigént vagy hidrogén-peroxidot, amelyek oxidálják a mutációkat okozó DNS-bázisokat. A leggyakoribb mutáció a G-T transzverzió, amelyben a guanin 8-oxo – 7,8-dihidroguaninná (8-oxoG) oxidálódik, megakadályozva a citozinnal való párosítását. A replikációs folyamat során a 8-oxoG párosul adeninnel. A második szál szintetizálásakor a 8-oxogot egy timin helyettesíti, ami G-T transzverzióhoz vezet.

DNS-javítás

az UV-sugárzás által okozott genetikai elváltozásokat gyakran a kialakulásuk után hamarosan kijavítják, egy nukleotid-kivágási javításnak nevezett eljárással. A nukleáz enzim felismeri és eltávolítja az elváltozást tartalmazó DNS-szegmenst. Ezután a polimeráz behelyezi a megfelelő bázisokat, a ligáz pedig lezárja a rést. Ha azonban helyrehozatlan elváltozások halmozódnak fel, vagy a javító mechanizmus hibás, ez sejthalálhoz, mutagenezishez, sőt rákhoz vezethet.

további olvasmányok

• összes DNS-tartalom
• mi a DNS?
• DNS tulajdonságok
• DNS kémiai módosítások
• DNS biológiai funkciók

Idézetek