DNR stabilumas yra nepaprastai svarbus tinkamam visų ląstelių procesų funkcionavimui. UV spinduliuotės poveikis keičia DNR struktūrą, paveikdamas visų gyvų sistemų fiziologinius procesus – nuo bakterijų iki žmonių.
Ultravioletinė radiacija
Natūrali saulės šviesa skatina vitamino D, svarbios maistinės medžiagos sveikiems kaulams formuotis, gamybą. Tačiau saulės šviesa taip pat yra pagrindinis UV spinduliuotės šaltinis. Asmenys, patiriantys per daug UV spindulių, turi didelę riziką susirgti odos vėžiu. Yra trys UV spindulių tipai: UVA, UVB ir UVC.
UVC spinduliai (100-280 nm) yra energingiausi ir žalingiausi iš trijų spindulių. Laimei, UVC prieš pasiekiant žemės paviršių sugeria ozono sluoksnį.
UVA spinduliai (315-400 nm) turi mažiausią energiją ir gali prasiskverbti giliai į odą. Ilgalaikis poveikis buvo susijęs su odos senėjimu ir raukšlėjimu. UVA taip pat yra pagrindinė melanomos priežastis.
UVB spinduliai (280–315 nm) turi didesnę energiją nei UVA spinduliai ir veikia išorinį odos sluoksnį, todėl nudegimai ir įdegis. Bazinių ląstelių karcinomą ir plokščiųjų ląstelių karcinomą sukelia UVB spinduliuotė.
DNR sudaro dvi viena kitą papildančios grandinės, kurios yra suvyniotos į dvigubą spiralę. Paveldimas pranešimas yra chemiškai užkoduotas ir sudarytas iš keturių nukleotidų adenino (A), timino (T), guanino (G) ir citozino (C).
UVB šviesa tiesiogiai trikdo ryšį tarp nukleotidų DNR. Du pagrindiniai DNR pažeidimai, susidarantys veikiant UVB spinduliuotei, yra ciklobutano pirimidino dimerai (CPD) ir 6-4 pirimidino pirimidono fotoproduktai (6-4PP) ir jo Dewar izomerai.
CPD susidaro, kai dvi gretimos pirimidino bazės (timinas –TT arba citozinas – CC) tampa kovalentiškai susietos, sudarydamos ciklinę žiedo struktūrą. 6-4PP susidaro dėl vienos kovalentinės jungties, susidariusios tarp gretimų pirimidinų C6 5' galo ir C4 3' galo. Tai lemia nestabilaus oksetano arba azetidino tarpinio junginio susidarymą, priklausomai nuo to, ar 3' galo bazė yra timinas ar citozinas.
Vėlesnis spontaniškas šių tarpinių produktų persitvarkymas sukelia 6-4PP. Pirimidino dimerai sukelia DNR stuburą, sustabdydami transkripciją ir baltymų sintezę. 6-4 pirimidino pirimidono aduktai izomerizuojami į savo Dewar formą, veikiami kitu UVB arba UVA spinduliuotės šviesos fotonu. Dažniausia UVB sukelta mutacija yra transversija C į T. Taip pat pasitaiko dvigubų bazių pakaitalų (CC į TT), nors ir rečiau.
UVA (ir UVB) spinduliuotė daro netiesioginę žalą DNR, nes fotonus sugeria ne DNR chromoforai. Tai sukuria reaktyviąsias deguonies rūšis, tokias kaip pavienis deguonis arba vandenilio peroksidas, kurie oksiduoja DNR bazes ir sukelia mutacijas. Dažniausia mutacija yra GT transversija, kai guaninas oksiduojasi į 8-okso-7,8-dihidroguaniną (8-oksoG), trukdydamas jam poruotis su citozinu. Replikacijos proceso metu 8-oksoG poruojasi su adeninu. Kai sintezuojama antroji grandinė, 8-oksoG pakeičiamas timinu, dėl kurio vyksta GT transversija.
DNR taisymas
Genetiniai pažeidimai, kuriuos sukelia UV spinduliuotė, dažnai pataisomi netrukus po to, kai jie susiformuoja, taikant procesą, vadinamą nukleotidų ekscizijos taisymu. Nukleazės fermentas atpažįsta ir pašalina DNR segmentą, kuriame yra pažeidimas. Tada polimerazė įterpia reikiamus pagrindus ir ligazė užsandarina tarpą. Tačiau jei kaupiasi nepataisyti pažeidimai arba sugenda atstatymo mechanizmas, tai gali sukelti ląstelių mirtį, mutagenezę ir net vėžį.
Šaltiniai:
Sinha RP, Häder DP „UV sukeltas DNR pažeidimas ir taisymas: apžvalga“. Photochem Photobiol Sci. 2002 balandis; 1(4):225-36. Apžvalga
Rastogi RP, Richa, Kumar A, Tyagi MB ir Sinha RP „Ultravioletinės spinduliuotės sukeltos DNR pažeidimo ir taisymo molekuliniai mechanizmai“. J Nukleino rūgštys. 2010 m. gruodžio 16 d.; 2010: 592980. doi: 10.4061/2010/592980
Ravanat JL, Douki T ir Cadet J „Tiesioginis ir netiesioginis UV spinduliuotės poveikis DNR ir jos komponentams“. J Photochem Photobiol B. 2001 Oct;63(1-3):88-102. Apžvalga
