Jak UV světlo poškozuje řetězec DNA?

DNA může být v biologii nejdůležitější molekulou. Všechno živé, od bakterií po člověka, má ve svých buňkách DNA. Forma i funkce organismu jsou určovány podle pokynů uložených v DNA. Každý proces ve vašem těle je těmito pokyny řízen a řízen velmi přesně. Jakékoli poškození molekuly DNA, a proto pokyny, které obsahuje, mohou vést k onemocnění.

Informace v DNA je dána její strukturou. Molekula DNA je dlouhý řetězec složený z menších, jednodušších molekul spojených dohromady, jako jsou články řetězce. Čtyři různé, i když podobné molekuly, se používají jako články k vytvoření řetězce. Pořadí, ve kterém se tyto čtyři molekuly vyskytují podél řetězce, kóduje pokyny. Ačkoli jsou informace velmi složité a podrobné, jsou zapotřebí pouze čtyři různé odkazy. Čtyři malé molekuly, které tvoří články řetězce řetězce DNA, se nazývají báze a zahrnují adenin, cytosin, guanin a thymin.

UV světlo, zkratka pro ultrafialové světlo, také známé jako ultrafialové záření, je forma neviditelného světla, které nese hodně energie. Tato energie může poškodit DNA. UV je složka slunečního světla, která způsobuje spáleniny a opalování. Může být také vytvořen uměle a používá se v soláriích a kabinách. Tři typy UV světla jsou UVA, UVB a UVC. Nejvyšší a nejškodlivější z nich je UVC. Naštěstí zemská atmosféra blokuje UVC ve slunečním světle, než dosáhne povrchu. Nejnižší energie, nejméně nebezpečné UVA, proniká do atmosféry, ale není dostatečně silné, aby přímo poškodilo DNA. UVB paprsky pronikají do atmosféry a mají dostatek energie k poškození DNA.

UVA není dostatečně energický, aby přímo poškodil nebo pozměnil DNA. Může však pomoci způsobit tvorbu škodlivých kyslíkových radikálů. Kyslíkové radikály mohou přímo napadat DNA, ale mohou také měnit tuky a bílkoviny způsobem, který je činí škodlivými pro DNA. Předpokládá se, že toto poškození způsobuje rakovinu. UVA použitá ve vnitřních soláriích a postelích způsobuje tento typ poškození a zvyšuje riziko rakoviny kůže. Poškození UVA je kumulativní, takže více opalování znamená větší riziko. Lidé, kteří používají vnitřní opalování, mají o 75 procent vyšší pravděpodobnost vzniku rakoviny kůže než ti, kteří tak nečiní.

Když UVB světlo zasáhne řetězec DNA, způsobí to změnu ve struktuře řetězce. Každé místo podél vlákna, které má dvě báze thyminu v řadě, je zranitelné vůči tomuto poškození. Energie UVB světla mění chemickou vazbu v thyminu. Změněná vazba způsobí, že sousední báze thyminu se navzájem slepí. Tato dvojice slepených molekul thyminu se nazývá dimer. Kdekoli jsou tyto dimery vytvořeny, řetězec DNA je ohnutý ze svého normálního tvaru a buňka jej nemůže správně přečíst. Každá sekunda, kdy je buňka vystavena UVB ve slunečním světle, může způsobit tvorbu až 100 dimerů. Pokud buňka nahromadí příliš mnoho dimerů, může zemřít nebo se stát rakovinotvornou.

Ačkoli je produkce dimerů na řetězci DNA UV zářením běžná, přirozené opravné procesy buňky opravují většinu zkreslení, které způsobují dostatečně rychle, aby nedošlo k trvalému poškození. Proteiny v buňce detekují poškození a vyříznou poškozenou část řetězce DNA, která obsahuje dimery. Chybějící segment je poté nahrazen správnými základnami a poškození je opraveno. I když jsou mechanismy přirozené opravy velmi účinné, dimery se stále mohou hromadit, což způsobuje buněčnou smrt nebo rakovinu.