Mekanismen för DNA-skada genom UV-strålning

sol ultraviolett strålning (UV) exponering utlöser DNA-skada, ett preliminärt steg i processen för cancerframkallande.

kredit: janez volmajer/.com

DNA-stabiliteten är extremt viktig för att alla cellulära processer ska fungera korrekt. Exponering för UV-strålning förändrar DNA-strukturen, vilket påverkar de fysiologiska processerna hos alla levande system som sträcker sig från bakterier till människor.

ultraviolett strålning

naturligt solljus stimulerar produktionen av vitamin D, Ett viktigt näringsämne för bildandet av friska ben. Men solljus är också en viktig källa till UV-strålning. Individer som får överdriven UV-exponering löper stor risk att utveckla hudcancer. Det finns tre typer av UV-strålar: UVA, UVB och UVC.

• UVC-strålar (100-280 nm) är de mest energiska och skadliga av de tre strålarna. Lyckligtvis absorberas UVC av ozonskiktet innan det når jordens yta.
• UVA-strålar (315-400 nm) har den lägsta energin och kan tränga djupt in i huden. Långvarig exponering har kopplats till åldrande och rynkor i huden. UVA är också den främsta orsaken till melanom.
• UVB-strålar (280-315 nm) har högre energi än UVA-strålar och påverkar det yttre lagret av huden som leder till solbränna och solbränna. Basalcellkarcinom och skivepitelcancer orsakas av UVB-strålning.

DNA-skada genom UV-strålning

DNA består av två komplementära strängar som lindas i en dubbel helix. Det ärftliga meddelandet är kemiskt kodat och består av de fyra nukleotiderna adenin (a), tymin (T), guanin (G) och cytosin (C).

UVB-ljus stör direkt bindningen mellan nukleotiderna i DNA. De två huvudsakliga DNA-lesionerna som bildas genom exponering för UVB är cyklobutanpyrimidindimerer (CPD) och 6-4 pyrimidinpyrimidonfotoprodukter (6-4PPs) och dess dewarisomerer.

CPD bildas när två intilliggande pyrimidinbaser (tymin –TT eller cytosin – CC) blir kovalent kopplade och producerar en cyklisk ringstruktur. 6 – 4pps är resultatet av en enda kovalent bindning bildad mellan 5′ – änden av C6 och 3′ – änden av C4 av intilliggande pyrimidiner. Detta leder till bildandet av en instabil oxetan eller azetidin mellanprodukt beroende på om 3′ – ändbasen är en tymin eller cytosin.

efterföljande spontan omläggning av dessa mellanprodukter ger upphov till 6-4PP. Pyrimidindimererna orsakar en kink i DNA-ryggraden, stoppar transkription och proteinsyntes. 6-4 pyrimidinpyrimidonaddukter genomgår isomerisering till deras Dewar-form vid exponering för en annan foton av ljus från UVB-eller UVA-strålning. Den vanligaste mutationen som induceras av UVB är C till T-transversion. Dubbelbasersättningar (CC till TT) förekommer också, om än mindre ofta.

UVA (och även UVB) strålning orsakar indirekt skada på DNA via absorption av fotoner av icke-DNA-kromoforer. Detta genererar reaktiva syrearter som singlet syre eller väteperoxid som oxiderar DNA-baserna som orsakar mutationer. Den vanligaste mutationen är G – T-transversionen där guanin oxideras till 8-oxo – 7,8-dihydroguanin (8-oxoG) som hindrar dess parning med cytosin. Under replikationsprocessen parar 8-oxoG med adenin. När den andra strängen syntetiseras ersätts 8-oxoG med en tymin som leder till en G-t-transversion.

DNA-reparation

de genetiska skadorna som produceras av UV-strålning repareras ofta strax efter att de bildats genom en process som kallas nukleotid excision reparation. Ett nukleasenzym känner igen och tar bort ett segment av DNA som innehåller lesionen. Därefter sätter polymeraset in de korrekta baserna och ligas tätar gapet. Men om oreparerade lesioner ackumuleras eller reparationsmekanismen är felaktig kan det leda till celldöd, mutagenes och till och med cancer.

Vidare läsning

• allt DNA-innehåll
• vad är DNA?
• DNA-egenskaper
• DNA-kemiska modifieringar
• DNA-biologiska funktioner

citat