Mecanismul de deteriorare a ADN-ului prin radiații UV

expunerea la radiații ultraviolete solare (UV) declanșează deteriorarea ADN-ului, un pas preliminar în procesul de carcinogeneză.

Credit: janez volmajer/.com

stabilitatea ADN-ului este extrem de importantă pentru buna funcționare a tuturor proceselor celulare. Expunerea la radiații UV modifică structura ADN-ului, afectând procesele fiziologice ale tuturor sistemelor vii, de la bacterii la oameni.

radiațiile ultraviolete

lumina naturală a soarelui stimulează producerea de vitamina d, un nutrient important pentru formarea oaselor sănătoase. Cu toate acestea, lumina soarelui este, de asemenea, o sursă majoră de radiații UV. Persoanele care au o expunere excesivă la UV prezintă un risc mare de a dezvolta cancer de piele. Există trei tipuri de raze UV: UVA, UVB și UVC.

• razele UVC (100-280 nm) sunt cele mai energice și dăunătoare dintre cele trei raze. Din fericire, UVC este absorbit de stratul de ozon înainte de a ajunge la suprafața Pământului.
• razele UVA (315-400 nm) posedă cea mai mică energie și sunt capabile să pătrundă adânc în piele. Expunerea prelungită a fost legată de îmbătrânirea și ridarea pielii. UVA este, de asemenea, principala cauză a melanoamelor.
• razele UVB (280-315 nm) posedă o energie mai mare decât razele UVA și afectează stratul exterior al pielii, ceea ce duce la arsuri solare și bronzare. Carcinomul bazocelular și carcinomul cu celule scuamoase sunt cauzate de radiațiile UVB.

deteriorarea ADN-ului prin radiații UV

ADN-ul este compus din două catene complementare care sunt înfășurate într-o spirală dublă. Mesajul ereditar este codificat chimic și alcătuit din cele patru nucleotide adenină (a), timină (T), guanină (G) și citozină (C).

lumina UVB interferează direct cu legătura dintre nucleotidele din ADN. Cele două leziuni ADN principale formate prin expunerea la UVB sunt dimerii de pirimidină ciclobutan (CPD) și 6-4 fotoproduse de pirimidină pirimidonă (6-4pps) și izomerii săi Dewar.

CPD –urile se formează atunci când două baze pirimidinice adiacente (timină – TT sau citozină-CC) devin legate covalent producând o structură inelară ciclică. 6-4pps rezultă dintr-o singură legătură covalentă formată între capătul 5′ al C6 și capătul 3′ al C4 al pirimidinelor adiacente. Aceasta duce la formarea unui intermediar instabil de oxetan sau azetidină, în funcție de faptul dacă baza finală 3′ este o timină sau citozină.

rearanjarea spontană ulterioară a acestor intermediari dă naștere la 6-4PP. Dimerii de pirimidină provoacă o încurcătură în coloana vertebrală a ADN-ului, oprind transcripția și sinteza proteinelor. 6-4 aducți de pirimidină pirimidonă suferă izomerizare la forma lor Dewar la expunerea la un alt foton de lumină de la radiațiile UVB sau UVA. Cea mai frecventă mutație indusă de UVB este transversia de la C la T. Substituțiile de bază dublă (CC la TT) apar, de asemenea, deși mai rar.

radiațiile UVA (și, de asemenea, UVB) provoacă daune indirecte ADN-ului prin absorbția fotonilor de către cromofori non-ADN. Acest lucru generează specii reactive de oxigen, cum ar fi oxigenul singlet sau peroxidul de hidrogen, care oxidează bazele ADN provocând mutații. Cea mai frecventă mutație este transversia G-T în care guanina se oxidează în 8-oxo – 7,8-dihidroguanină (8-oxoG) împiedicând asocierea sa cu citozina. În timpul procesului de replicare, 8-oxoG se împerechează cu adenină. Când se sintetizează a doua catenă, 8-oxoG este înlocuit cu o timină care duce la o transversiune G-T.

repararea ADN-ului

leziunile genetice produse de radiațiile UV sunt adesea reparate la scurt timp după ce sunt formate, printr-un proces numit repararea exciziei nucleotidice. O enzimă nuclează recunoaște și elimină un segment de ADN care conține leziunea. Apoi, polimeraza introduce bazele corecte și ligaza sigilează golul. Cu toate acestea, dacă se acumulează leziuni nereparate sau mecanismul de reparare este defect, poate duce la moartea celulelor, mutageneză și chiar cancer.

Lectură suplimentară

• tot conținutul de ADN
• ce este ADN-ul?
• proprietăți ADN
• modificări chimice ADN
• funcții biologice ADN

citări