Het mechanisme van DNA-schade door UV-straling

blootstelling aan ultraviolette zonnestraling (UV) veroorzaakt DNA-schade, een eerste stap in het proces van carcinogenese.

krediet: janez volmajer/. com

de stabiliteit van DNA is uiterst belangrijk voor het goed functioneren van alle cellulaire processen. Blootstelling aan UV-straling verandert de structuur van DNA, waardoor de fysiologische processen van alle levende systemen, variërend van bacteriën tot mensen, worden beïnvloed.

ultraviolette straling

natuurlijk zonlicht stimuleert de aanmaak van vitamine D, een belangrijke voedingsstof voor de vorming van gezonde botten. Zonlicht is echter ook een belangrijke bron van UV-straling. De individuen die bovenmatige UV-blootstelling krijgen zijn op een groot risico om huidkanker te ontwikkelen. Er zijn drie soorten UV-stralen: UVA, UVB en UVC.

• UVC-stralen (100-280 nm) zijn de meest energetische en schadelijke van de drie stralen. Gelukkig wordt UVC geabsorbeerd door de ozonlaag voordat hij het aardoppervlak bereikt.
• UVA-stralen (315-400 nm) bezitten de laagste energie en kunnen diep in de huid doordringen. Langdurige blootstelling is in verband gebracht met veroudering en rimpelvorming van de huid. UVA is ook de belangrijkste oorzaak van melanomen.
• UVB-stralen (280-315 nm) bezitten een hogere energie dan UVA-stralen en beïnvloeden de buitenlaag van de huid, wat leidt tot zonnebrand en bruin worden. Basaalcelcarcinoom en plaveiselcelcarcinoom worden veroorzaakt door UVB-straling.

DNA-schade door UV-straling

DNA bestaat uit twee complementaire strengen die in een dubbele helix worden gewikkeld. De erfelijke boodschap is chemisch gecodeerd en bestaat uit de vier nucleotiden adenine (A), thymine (T), guanine (G) en cytosine (C).

UVB-licht interfereert rechtstreeks met de binding tussen de nucleotiden in het DNA. De twee belangrijkste laesies van DNA gevormd door blootstelling aan UVB zijn cyclobutaan pyrimidine dimeren (CPD) en 6-4 pyrimidine pyrimidon fotoproducten (6-4PPs), en zijn Dewar isomeren.

CPD ‘ s worden gevormd wanneer twee aangrenzende pyrimidinebasen (thymine –TT of cytosine – CC) covalent met elkaar verbonden worden, waardoor een cyclische ringstructuur ontstaat. 6-4PPs het resultaat van een enkele covalente binding gevormd tussen de 5 ‘einde van C6 en 3′ einde van C4 van aangrenzende pyrimidines. Dit leidt tot de vorming van een onstabiele oxetane of azetidine tussenpersoon afhankelijk van of de 3’ eindbasis een thymine of cytosine is.

daaropvolgende spontane herschikking van deze tussenproducten geeft aanleiding tot 6-4PP. De pyrimidine dimeren veroorzaken een knik in de ruggengraat van DNA, het stoppen van transcriptie en eiwitsynthese. 6-4 pyrimidine pyrimidone adducten ondergaan isomerisatie aan hun Dewar vorm bij blootstelling aan een ander foton van licht van UVB of UVA straling. De meest voorkomende mutatie geïnduceerd door UVB is C naar T transversie. Dubbele base substituties (CC naar TT) komen ook voor, zij het minder vaak.

UVA-straling (en ook UVB-straling) veroorzaakt indirecte schade aan DNA door absorptie van fotonen door niet-DNA-chromoforen. Dit produceert reactieve zuurstofspecies zoals singlet zuurstof of waterstofperoxide die de basissen van DNA oxideren veroorzakend veranderingen. De gemeenschappelijkste verandering is de transversie van G-T waarin guanine in 8-oxo – 7,8-dihydroguanine (8-oxoG) wordt geoxideerd die zijn het in paren rangschikken met cytosine belemmert. Tijdens het replicatieproces, paren 8-oxoG met adenine. Wanneer de tweede bundel wordt samengesteld, wordt 8-oxoG vervangen door een thymine die tot een transversie van G-T leidt.

DNA-herstel

de genetische laesies die door UV-straling worden veroorzaakt, worden vaak kort nadat ze zijn gevormd, gerepareerd door middel van een proces dat nucleotide excision repair wordt genoemd. Een nucleaseenzym herkent en verwijdert een segment van DNA dat de laesie bevat. Dan, voegt de polymerase de juiste basen en ligase verzegelt het gat. Echter, als niet-gerepareerde letsels accumuleren of het reparatiemechanisme defect is, kan dit leiden tot celdood, mutagenese en zelfs kanker.

verder lezen

• alle DNA-inhoud
• Wat is DNA?
• DNA-eigenschappen
• chemische wijzigingen van DNA
• biologische functies van DNA

citaten