Mekanismen for DNA-skade ved UV-stråling Uvc-vand

Stabiliteten af ​​DNA er ekstremt vigtig for den korrekte funktion af alle cellulære processer. Eksponering for UV-stråling ændrer DNA-strukturen og påvirker de fysiologiske processer i alle levende systemer lige fra bakterier til mennesker.

Ultraviolet stråling

Naturligt sollys stimulerer produktionen af ​​D-vitamin, et vigtigt næringsstof for dannelsen af ​​sunde knogler. Sollys er dog også en vigtig kilde til UV-stråling. Personer, der udsættes for overdreven UV-stråling, har en stor risiko for at udvikle hudkræft. Der er tre typer UV-stråler: UVA, UVB og UVC.

• UVC-stråler (100-280 nm) er de mest energiske og skadelige af de tre stråler. Heldigvis absorberes UVC af ozonlaget, inden det når jordens overflade.

• UVA-stråler (315-400 nm) har den laveste energi og er i stand til at trænge dybt ind i huden. Langvarig eksponering er blevet forbundet med aldring og rynker på huden. UVA er også hovedårsagen til melanomer.

• UVB-stråler (280-315 nm) besidder højere energi end UVA-stråler og påvirker det ydre lag af huden, hvilket fører til solskoldning og solbrændthed. Basalcellekarcinom og pladecellekarcinom er forårsaget af UVB-stråling.

DNA er sammensat af to komplementære strenge, der er viklet ind i en dobbelt helix. Det arvelige budskab er kemisk kodet og består af de fire nukleotider adenin (A), thymin (T), guanin (G) og cytosin (C).

UVB-lys interfererer direkte med bindingen mellem nukleotiderne i DNA'et. De to vigtigste DNA-læsioner dannet ved eksponering for UVB er cyclobutan-pyrimidin-dimerer (CPD) og 6-4 pyrimidin-pyrimidon-fotoprodukter (6-4PP'er) og dets Dewar-isomerer.

CPD'er dannes, når to tilstødende pyrimidinbaser (thymin -TT eller cytosin - CC) bliver kovalent bundet og producerer en cyklisk ringstruktur. 6-4PP'er er resultatet af en enkelt kovalent binding dannet mellem 5'-enden af ​​C6 og 3'-enden af ​​C4 af tilstødende pyrimidiner. Dette fører til dannelsen af ​​et ustabilt oxetan- eller azetidin-mellemprodukt afhængigt af, om 3'-endebasen er en thymin eller cytosin.

Efterfølgende spontan omlejring af disse mellemprodukter giver anledning til 6-4PP. Pyrimidin-dimererne forårsager et knæk i DNA-rygraden, hvilket standser transkription og proteinsyntese. 6-4 pyrimidin-pyrimidon-addukter gennemgår isomerisering til deres Dewar-form ved eksponering for en anden foton af lys fra UVB- eller UVA-stråling. Den mest almindelige mutation induceret af UVB er C til T-transversion. Dobbeltbasesubstitutioner (CC til TT) forekommer også, omend sjældnere.

UVA (og også UVB) stråling forårsager indirekte skade på DNA via absorption af fotoner af ikke-DNA kromoforer. Dette genererer reaktive oxygenarter som singlet oxygen eller hydrogenperoxid, der oxiderer DNA-baserne og forårsager mutationer. Den mest almindelige mutation er GT-transversionen, hvor guanin bliver oxideret til 8-oxo-7,8-dihydroguanin (8-oxoG), hvilket hindrer dets parring med cytosin. Under replikationsprocessen parrer 8-oxoG med adenin. Når den anden streng syntetiseres, erstattes 8-oxoG med en thymin, der fører til en GT-transversion.

DNA reparation

De genetiske læsioner produceret af UV-stråling repareres ofte kort efter, de er dannet, gennem en proces kaldet nukleotidudskæringsreparation. Et nukleaseenzym genkender og fjerner et DNA-segment, der indeholder læsionen. Derefter indsætter polymerasen de korrekte baser, og ligasen forsegler mellemrummet. Men hvis ikke-reparerede læsioner akkumuleres, eller reparationsmekanismen er defekt, kan det føre til celledød, mutagenese og endda kræft.