Mecanismul deteriorării ADN-ului prin radiații UV Uvc Water

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

Radiația ultravioletă

Lumina naturală a soarelui stimulează producția 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 sunt expuse excesiv la UV au 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. Din fericire, UVC este absorbit de stratul de ozon înainte de a ajunge la suprafața pământului.

• Razele UVA (315-400 nm) posedă cea mai scăzută energie și sunt capabile să pătrundă adânc în piele. Expunerea prelungită a fost legată de îmbătrânirea și ridurile 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, ducând la arsuri solare și bronzare. Carcinomul bazocelular și carcinomul cu celule scuamoase sunt cauzate de radiațiile UVB.

ADN-ul este compus din două catene complementare care sunt înfășurate într-o dublă helix. Mesajul ereditar este codificat chimic și este format 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 principale de ADN formate prin expunerea la UVB sunt dimerii ciclobutan pirimidină (CPD) și fotoprodușii 6-4 pirimidină pirimidină (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 ciclică ciclică. 6-4PP 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 că baza de capăt 3’ este o timină sau citozină.

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

Radiațiile UVA (și, de asemenea, UVB) cauzează daune indirecte ADN-ului prin absorbția fotonilor de către cromoforii 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 comună mutație este transversia GT în care guanina se oxidează în 8-oxo-7,8-dihidroguanină (8-oxoG), împiedicând împerecherea acesteia cu citozină. În timpul procesului de replicare, 8-oxoG se asociază cu adenina. Când a doua catenă este sintetizată, 8-oxoG este înlocuită cu o timină care duce la o transversie GT.

Repararea ADN-ului

Leziunile genetice produse de radiațiile UV sunt adesea reparate imediat după formare, printr-un proces numit reparare prin excizie a nucleotidelor. O enzimă nuclează recunoaște și îndepărtează 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.