Mechanismus poškození DNA UV zářením Uvc Voda

Stabilita DNA je nesmírně důležitá pro správné fungování všech buněčných procesů. Vystavení UV záření mění strukturu DNA a ovlivňuje fyziologické procesy všech živých systémů, od bakterií až po člověka.

Ultrafialová radiace

Přirozené sluneční záření stimuluje produkci vitamínu D, důležité živiny pro tvorbu zdravých kostí. Velkým zdrojem UV záření je však také sluneční záření. Jedinci, kteří jsou nadměrně vystaveni UV záření, jsou vystaveni velkému riziku vzniku rakoviny kůže. Existují tři typy UV záření: UVA, UVB a UVC.

• UVC paprsky (100-280 nm) jsou ze všech tří paprsků nejúčinnější a nejškodlivější. Naštěstí je UVC pohlceno ozónovou vrstvou dříve, než se dostane na zemský povrch.

• UVA paprsky (315-400 nm) mají nejnižší energii a jsou schopny proniknout hluboko do pokožky. Dlouhodobá expozice je spojena se stárnutím a vráskami pokožky. UVA je také hlavní příčinou melanomů.

• Paprsky UVB (280-315 nm) mají vyšší energii než paprsky UVA a ovlivňují vnější vrstvu pokožky, což vede k spálení a opálení. Bazaliom a spinocelulární karcinom jsou způsobeny UVB zářením.

DNA se skládá ze dvou komplementárních řetězců, které jsou stočeny do dvojité šroubovice. Dědičná zpráva je chemicky kódována a skládá se ze čtyř nukleotidů adeninu (A), thyminu (T), guaninu (G) a cytosinu (C).

UVB světlo přímo zasahuje do vazby mezi nukleotidy v DNA. Dvě hlavní léze DNA vytvořené expozicí UVB jsou cyklobutanpyrimidinové dimery (CPD) a 6-4 pyrimidinpyrimidonové fotoprodukty (6-4PP) a jejich Dewarovy izomery.

CPD se tvoří, když se dvě sousední pyrimidinové báze (thymin – TT nebo cytosin – CC) kovalentně spojí za vzniku cyklické kruhové struktury. 6-4PP jsou výsledkem jednoduché kovalentní vazby vytvořené mezi 5' koncem C6 a 3' koncem C4 sousedních pyrimidinů. To vede k tvorbě nestabilního oxetanu nebo azetidinu meziproduktu v závislosti na tom, zda je 3' koncová báze thymin nebo cytosin.

Následným spontánním přeskupením těchto meziproduktů vzniká 6-4PP. Pyrimidinové dimery způsobují zlom v základním řetězci DNA, čímž zastavují transkripci a syntézu proteinů. 6-4 pyrimidinpyrimidonové adukty podléhají izomerizaci na svou Dewarovu formu po vystavení dalšímu fotonu světla z UVB nebo UVA záření. Nejběžnější mutací vyvolanou UVB je transverze C na T. Dochází také k substituci dvou bází (CC na TT), i když méně často.

UVA (a také UVB) záření způsobuje nepřímé poškození DNA prostřednictvím absorpce fotonů ne-DNA chromofory. To vytváří reaktivní formy kyslíku, jako je singletový kyslík nebo peroxid vodíku, které oxidují báze DNA a způsobují mutace. Nejběžnější mutací je GT transverze, kdy se guanin oxiduje na 8-oxo-7,8-dihydroguanin (8-oxoG), což brání jeho párování s cytosinem. Během procesu replikace se 8-oxoG spáruje s adeninem. Když je syntetizováno druhé vlákno, 8-oxoG je nahrazeno thyminem, což vede k transverzi GT.

Oprava DNA

Genetické léze produkované UV zářením jsou často opraveny brzy poté, co se vytvořily, prostřednictvím procesu zvaného oprava nukleotidové excize. Enzym nukleáza rozpoznává a odstraňuje segment DNA obsahující léze. Poté polymeráza vloží správné báze a ligáza utěsní mezeru. Pokud se však neopravené léze hromadí nebo je opravný mechanismus chybný, může to vést k buněčné smrti, mutagenezi a dokonce rakovině.