紫外線によるDNA損傷のメカニズム

太陽紫外線（UV）曝露は、発癌の過程における予備段階であるDNA損傷を誘発する。

クレジット：janez volmajer/.com

DNAの安定性は、すべての細胞プロセスが適切に機能するために非常に重要です。 紫外線への露出は細菌から人間まで及ぶすべての生きているシステムの生理学的なプロセスに影響を与えるDNAの構造を変えます。

紫外線

自然の日光は、健康な骨の形成のための重要な栄養素であるビタミンDの産生を刺激します。 しかし、太陽光はまた、UV放射の主要な供給源でもあります。 余分な紫外線露出を得る個人は皮膚癌を開発する大きい危険にあります。 紫外線には、UVA、UVB、UVCの3種類があります。

• UVC光線（100-280nm）は、三つの光線の中で最もエネルギッシュで損傷しています。 幸いなことに、UVCは地球の表面に到達する前にオゾン層に吸収されます。
• UVA光線(315-400nm)は最低のエネルギーを持ち、皮膚の奥深くまで浸透することができます。 長期暴露は、老化や皮膚のしわに関連しています。 UVAはまた、黒色腫の主な原因でもあります。
• UVB光線（280-315nm）はUVA光線よりも高いエネルギーを持ち、日焼けや日焼けにつながる皮膚の外層に影響を与えます。 基底細胞癌およびへん平上皮癌はＵＶＢ放射線によって引き起こされる。

紫外線によるDNA損傷

DNAは二重らせんに巻かれている二つの相補的な鎖で構成されています。 遺伝性メッセージは化学的にコードされ、四つのヌクレオチドのアデニン（A）、チミン（T）、グアニン（G）およびシトシン（C）から成っています。

UVB光はDNA中のヌクレオチド間の結合に直接干渉します。 UVBへの曝露によって形成される二つの主要なDNA病変は、シクロブタンピリミジン二量体（CPD）と6-4ピリミジンピリミドン光生成物（6-4pps）、およびそのデュワー異性体である。

Cpdは、隣接する二つのピリミジン塩基（チミン–TTまたはシトシン–CC）が共有結合して環状環構造を生成するときに形成される。 6-4ppsは、隣接するピリミジンのC6の5’末端とC4の3’末端との間に形成された単一の共有結合に起因する。 これは、3’末端塩基がチミンまたはシトシンであるかどうかに応じて不安定なオキセタンまたはアゼチジン中間体の形成をもたらす。

その後のこれらの中間体の自発的な転位は6-4PPを生じる。 ピリミジン二量体はDNA骨格にキンクを引き起こし、転写とタンパク質合成を停止させる。 6-4ピリミジンピリミドン付加体は、UVBまたはUVA放射からの光の別の光子に曝されると、それらのデュワー形態に異性化を受ける。 ＵＶＢによって誘導される最も一般的な突然変異は、ＣからＴへの転化である。 二重塩基置換（ＣＣからＴ Ｔへの置換）もまた、それほど頻繁ではないが生じる。

UVA（およびUVB）放射は、非DNA発色団による光子の吸収を介してDNAに間接的な損傷を引き起こす。 これは突然変異を引き起こすDNAの基盤を酸化する一重項の酸素または過酸化水素のような活性酸素種を発生させます。 最も一般的な変異は、グアニンが8-オキソ-7,8-ジヒドログアニン（8-オキソグ）に酸化され、シトシンとのペアリングを妨げるG-Tトランスバージョンである。 複製プロセスの間に、8-オキソグはアデニンと対になる。 第二の鎖が合成されると、8-オキソグはチミンで置換され、G-T転進を引き起こす。

DNA修復

紫外線によって産生される遺伝的病変は、ヌクレオチド切除修復と呼ばれるプロセスによって形成された直後に修復されることが多い。 ヌクレアーゼの酵素は損害を含んでいるDNAの区分を確認し、取除きます。 その後、ポリメラーゼは正しい塩基を挿入し、リガーゼはギャップをシールする。 しかし、修復されていない病変が蓄積したり、修復機構が不良であれば、細胞死、突然変異誘発、さらには癌につながる可能性があります。

さらに読む

• すべてのDNAコンテンツ
• DNAとは何ですか？
• DNAの特性
• DNAの化学修飾
• DNAの生物学的機能

引用数