promienie ultrafioletowe mogą również uszkodzić DNA pośrednio. Jak? Historia zaczyna się od melaniny, klasy związków, które organizmy produkują, że
nadaj im kolor skóry. Duży system swobodnie poruszających się (zdelokalizowanych) elektronów, który nadaje melaniny jej kolor, jest również tym, co pozwala jej absorbować światło UV. Melanina nie jest jedynym związkiem pochłaniającym światło w żywych istotach; chlorofile i inne jasne pigmenty w roślinach również pochłaniają światło, działając w fotosyntezie ze względu na dużą liczbę zdelokalizowanych elektronów w każdej cząsteczce. Kiedy melanina zostaje uderzona przez Foton światła UV, przechodzi w stan wzbudzenia, w którym elektron zwiększył energię. W chlorofilach ten stan wzbudzenia rozpoczyna łańcuch reakcji, który prowadzi do fotosyntezy. Melanina jest inna. Zamiast stać się bardzo reaktywny, gdy trafiony przez światło UV, melanina uwalnia dodatkową energię jako ciepło; reaguje mniej niż 1 na każde 1000 razy staje się podekscytowany. Dzięki temu melanina chroni bardziej wrażliwe cząsteczki, takie jak DNA, przed promieniowaniem UV.
czasami ta ochrona nie działa zgodnie z przeznaczeniem. Promieniowanie ultrafioletowe może spowodować reakcję melaniny lub uderzyć w cząsteczkę, która nie jest zbudowana do rozpraszania energii, jak aminokwas. Kiedy tak się dzieje, wzbudzona cząsteczka może wzbudzić sąsiedni atom tlenu, przekształcając stabilną cząsteczkę w reaktywny gatunek. Tlen jest znacznie mniej stabilny w swoim wzbudzonym, wyższym stanie energetycznym, więc reaguje z dowolnymi białkami lub lipidami, z którymi zderza się w komórce, aby powrócić do bardziej stabilnego, niższego stanu energetycznego. Chociaż może uszkodzić różne cząsteczki w komórce, najwięcej uszkodzeń występuje, gdy uderza w DNA. Gdy podniecony tlen uderza w DNA, może spowodować transwersję guaniny do tyminy, co oznacza, że guanina purynowa jest zastępowana przez tyminę pirymidynową. Podobnie jak w przypadku bezpośredniego uszkodzenia DNA, mutacja ta zmienia sposób, w jaki DNA jest przekształcane w białko i może być potencjalnie szkodliwa. Częścią tego, co sprawia, że tego typu uszkodzenia DNA są szczególnie niebezpieczne, jest to, że są one spowodowane przez wzbudzone cząsteczki tlenu, a nie samo światło UV. Wzbudzony tlen ma wyjątkowo długą żywotność dla reaktywnego gatunku, więc uszkodzenia mogą wystąpić w komórkach innych niż komórki skóry.
uszkodzenie może również powstać, jeśli wzbudzony tlen zderzy się z cząsteczką nadtlenku wodoru – tego samego związku w domowym środku dezynfekującym. Nadtlenek wodoru jest wytwarzany w mitochondriach jako produkt uboczny oddychania komórkowego. Komórka Zwykle zamienia nadtlenek w wodę, ale niektóre cząsteczki unikają tego procesu. Jeśli wzbudzony tlen uderzy w nadtlenek wodoru, nadtlenek rozdziela się na pół i tworzy dwa rodniki hydroksylowe. Rodniki hydroksylowe to atom wodoru związany z atomem tlenu z niesparowanym elektronem (to sprawia, że jest to Rodnik). Elektrony zawsze wolą być w parach, więc posiadanie niesparowanego elektronu sprawia, że związek jest bardzo reaktywny. Rodnik hydroksylowy może przyłączać się do szkieletu DNA (deoksyrybozy), co może spowodować pęknięcie nici DNA lub uwolnienie pary zasad. Oba te wyniki mogą być bardzo szkodliwe dla DNA lub komórki.
nasze ciała jednak nie kładą się i nie akceptują swojego losu – istnieje wiele mechanizmów obronnych, które chronią przed i łagodzą szkody. Gdy bezpośrednie uszkodzenie DNA łączy ze sobą dwie pary zasad, DNA ma wybrzuszenie w normalnym kształcie podwójnej helisy. Kilka enzymów podróżuje po DNA w poszukiwaniu tej nieprawidłowości. Kiedy znajdą takie wybrzuszenie, aktywują białka naprawcze, które wycinają uszkodzoną część DNA i umieszczają odpowiednie pary zasad. Cały ten proces nazywa się naprawą wycinania nukleotydów. Efekt pośredniego uszkodzenia DNA jest trudniejszy do wykrycia, ponieważ transwersja nie powoduje zniekształcenia helisy. Mechanizm, który naprawia tego rodzaju uszkodzenia, nazywa się naprawą wycięcia podstawy. Enzymy zwane glikoglazą DNA usuwają parę zasad, która jest niewłaściwie umiejscowiona przez transwersję; inne enzymy otwierają kręgosłup DNA, aby enzymy budujące DNA mogły przedostać się i wypełnić lukę odpowiednią parą zasad. Nasze ciała mają mechanizmy, które pomagają nam również w dłuższej perspektywie. Bezpośrednie uszkodzenie DNA sygnalizuje produkcję dodatkowej melaniny, dzięki czemu następnym razem, gdy skóra jest wystawiona na działanie światła UV, więcej może być nieszkodliwie wchłaniane przez melaninę. Oznacza to, że za każdym razem, gdy stajesz się bardziej opalenizna po przebywaniu na zewnątrz, doszło do bezpośredniego uszkodzenia DNA! Daj więc odpocząć swojemu DNA i nałóż krem przeciwsłoneczny następnym razem, gdy będziesz cieszyć się słońcem!
Uwaga: narysowałem zdjęcia, więc jeśli widzisz jakieś błędy lub chcesz wyświetlić kolejną reakcję, skomentuj!
Agnez-Lima, Lucymara F., Julliane T. A. Melo, Acarízia E. Silva. „Uszkodzenie DNA przez tlen singletowy i komórkowe mechanizmy ochronne.”Badania nad mutacjami / Reviews in Mutation Research 751.1 (2012): 15-28. Www.
Loft, S., A. Astrup, and H. E. Poulsen . „Oksydacyjne uszkodzenia DNA korelują ze zużyciem tlenu u ludzi.”The FASEB Journal 8.8 (1994): 534-37. Biblioteka Naukowa Uniwersytetu Chicagowskiego. Www.
Setlow, R. B. ” Cyclobutane-Type Pirimidine Dimers in Polinucleotides.”Nauka 153.3734 (1966): 379-6. Www.
Parrish, John A., Kurt F. Jaenicke, and R. Rox Anderson. „Rumień I Melanogeneza Widma Działania Normalnej Ludzkiej Skóry.”Photochemistry and Photobiology 36.2 (1982): 187-91. Www.