Wie schädigt UV-Licht den DNA-Strang?

DNA ist möglicherweise das wichtigste Molekül in der Biologie. Alle Lebewesen, von Bakterien bis zu Menschen, haben DNA in ihren Zellen. Sowohl die Form als auch die Funktion eines Organismus werden durch in der DNA gespeicherte Anweisungen bestimmt. Jeder Prozess in Ihrem Körper wird durch diese Anweisungen sehr genau gesteuert und gesteuert. Jede Beschädigung des DNA-Moleküls und damit der darin enthaltenen Anweisungen kann zu Krankheiten führen.

Die Informationen in der DNA werden durch ihre Struktur bestimmt. Das DNA-Molekül ist ein langer Strang, der aus kleineren, einfacheren Molekülen besteht, die wie die Glieder einer Kette miteinander verbunden sind. Vier verschiedene, aber ähnliche Moleküle werden als Glieder verwendet, um die Kette zu bilden. Die Reihenfolge, in der diese vier Moleküle entlang der Kette vorkommen, kodiert die Anweisungen. Obwohl die Informationen sehr komplex und detailliert sind, werden nur vier verschiedene Links benötigt. Die vier kleinen Moleküle, die die Glieder der Kette des DNA-Strangs bilden, werden Basen genannt und umfassen Adenin, Cytosin, Guanin und Thymin.

UV-Licht, kurz für ultraviolettes Licht, auch als ultraviolette Strahlung bekannt, ist eine Form von unsichtbarem Licht, das viel Energie trägt. Diese Energie kann die DNA schädigen. UV ist die Komponente des Sonnenlichts, die Sonnenbrand und Bräune verursacht. Es kann auch künstlich hergestellt werden und wird in Solarien und Kabinen verwendet. Die drei Arten von UV-Licht sind UVA, UVB und UVC. Die energiereichste und schädlichste davon ist UVC. Glücklicherweise blockiert die Erdatmosphäre das UVC im Sonnenlicht, bevor es die Oberfläche erreicht. Die am wenigsten gefährliche UVA mit der niedrigsten Energie dringt zwar in die Atmosphäre ein, ist aber nicht stark genug, um die DNA direkt zu schädigen. UVB-Strahlen dringen beide in die Atmosphäre ein und besitzen genug Energie, um die DNA zu schädigen.

UVA ist nicht energetisch genug, um die DNA direkt zu schädigen oder zu verändern. Es kann jedoch zur Bildung von schädlichen Sauerstoffradikalen beitragen. Sauerstoffradikale können die DNA direkt angreifen, aber auch Fette und Proteine ​​so verändern, dass sie für die DNA schädlich werden. Dieser Schaden gilt als krebserregend. Das UVA, das in Solarien und Betten in Innenräumen verwendet wird, verursacht diese Art von Schäden und erhöht das Hautkrebsrisiko. UVA-Schäden sind kumulativ, daher bedeutet mehr Bräunung mehr Risiko. Menschen, die Bräunung in Innenräumen verwenden, entwickeln mit 75 Prozent höherer Wahrscheinlichkeit Hautkrebs als diejenigen, die dies nicht tun.

Wenn UVB-Licht auf den DNA-Strang trifft, verändert es die Struktur der Kette. Jede Stelle entlang des Strangs, die zwei Thyminbasen hintereinander aufweist, ist für diesen Schaden anfällig. Die Energie des UVB-Lichts verändert eine chemische Bindung im Thymin. Durch die veränderte Bindung kleben die benachbarten Thyminbasen aneinander. Dieses Paar zusammengeklebter Thyminmoleküle wird als Dimer bezeichnet. Wo immer diese Dimere gebildet werden, wird der DNA-Strang aus seiner normalen Form gebogen und kann von der Zelle nicht richtig gelesen werden. Jede Sekunde, die eine Zelle dem UVB im Sonnenlicht ausgesetzt wird, kann die Bildung von bis zu 100 Dimeren verursachen. Wenn eine Zelle zu viele Dimere ansammelt, kann sie sterben oder krebsartig werden.

Obwohl die Produktion von Dimeren auf dem DNA-Strang durch UV-Licht üblich ist, korrigieren die natürlichen Reparaturprozesse der Zelle die meisten der Verzerrungen, die sie verursachen, schnell genug, um dauerhafte Schäden zu vermeiden. Proteine ​​in der Zelle erkennen den Schaden und schneiden den beschädigten Abschnitt des DNA-Strangs heraus, der die Dimere enthält. Das fehlende Segment wird dann durch die richtigen Basen ersetzt und der Schaden wird repariert. Obwohl die natürlichen Reparaturmechanismen sehr effizient sind, können sich Dimere immer noch anreichern und Zelltod oder Krebs verursachen.