Πώς καταστρέφει το υπεριώδες φως το σκέλος του DNA;

Το DNA μπορεί να είναι το πιο σημαντικό μόριο στη βιολογία. Όλα τα έμβια όντα, από βακτήρια έως ανθρώπους, έχουν DNA στα κύτταρα τους. Τόσο η μορφή όσο και η λειτουργία ενός οργανισμού καθορίζονται από οδηγίες που είναι αποθηκευμένες στο DNA. Κάθε διαδικασία στο σώμα σας ελέγχεται και κατευθύνεται από αυτές τις οδηγίες με πολύ ακριβή τρόπο. Οποιαδήποτε βλάβη στο μόριο DNA, και συνεπώς οι οδηγίες που περιέχει, μπορεί να οδηγήσει σε ασθένεια.

Οι πληροφορίες στο DNA καθορίζονται από τη δομή της. Το μόριο DNA είναι ένας μακρύς κλώνος που αποτελείται από μικρότερα, απλούστερα μόρια που συνδέονται μεταξύ τους, όπως οι δεσμοί μιας αλυσίδας. Τέσσερα διαφορετικά, αν και παρόμοια, μόρια χρησιμοποιούνται ως σύνδεσμοι για τη σύνθεση της αλυσίδας. Η σειρά με την οποία εμφανίζονται αυτά τα τέσσερα μόρια κατά μήκος της αλυσίδας κωδικοποιεί τις οδηγίες. Αν και οι πληροφορίες είναι πολύ περίπλοκες και λεπτομερείς, χρειάζονται μόνο τέσσερις διαφορετικοί σύνδεσμοι. Τα τέσσερα μικρά μόρια που αποτελούν τους συνδέσμους της αλυσίδας του κλώνου DNA ονομάζονται βάσεις και περιλαμβάνουν αδενίνη, κυτοσίνη, γουανίνη και θυμίνη.

Το υπεριώδες φως, συντομότερο για το υπεριώδες φως, επίσης γνωστό ως υπεριώδης ακτινοβολία, είναι μια μορφή αόρατου φωτός που μεταφέρει πολλή ενέργεια. Αυτή η ενέργεια μπορεί να βλάψει το DNA. Το υπεριώδες είναι το συστατικό του ηλιακού φωτός που προκαλεί ηλιακά εγκαύματα και ηλιακά. Μπορεί επίσης να δημιουργηθεί τεχνητά, και χρησιμοποιείται σε μαύρισμα κρεβατιών και θαλάμων. Οι τρεις τύποι υπεριώδους φωτός είναι UVA, UVB και UVC. Η υψηλότερη ενέργεια, η πιο καταστροφική από αυτές είναι η UVC. Ευτυχώς, η ατμόσφαιρα της Γης εμποδίζει το UVC στο φως του ήλιου πριν φτάσει στην επιφάνεια. Η χαμηλότερη ενέργεια, το λιγότερο επικίνδυνο UVA διεισδύει στην ατμόσφαιρα, αλλά δεν είναι αρκετά ισχυρή για να βλάψει άμεσα το DNA. Οι ακτίνες UVB διεισδύουν στην ατμόσφαιρα και διαθέτουν αρκετή ενέργεια για να καταστρέψουν το DNA.

Το UVA δεν είναι αρκετά ενεργητικό για να καταστρέψει ή να αλλοιώσει άμεσα το DNA. Ωστόσο, μπορεί να συμβάλει στο σχηματισμό επιβλαβών ριζών οξυγόνου. Οι ρίζες οξυγόνου μπορούν να προσβάλλουν το DNA άμεσα, αλλά μπορούν επίσης να αλλάξουν τα λίπη και τις πρωτεΐνες με τρόπο που τα καθιστά επιβλαβή για το DNA. Αυτή η ζημιά θεωρείται ότι προκαλεί καρκίνο. Το UVA που χρησιμοποιείται σε εσωτερικούς χώρους μαυρίσματος και κρεβάτια προκαλεί τέτοιου είδους ζημιά και αυξάνει τον κίνδυνο καρκίνου του δέρματος. Η βλάβη UVA είναι αθροιστική, έτσι περισσότερο μαυρίσματος σημαίνει μεγαλύτερο κίνδυνο. Τα άτομα που χρησιμοποιούν μαυρίσματα εσωτερικού χώρου είναι 75% πιο πιθανό να αναπτύξουν καρκίνο του δέρματος από εκείνους που δεν το κάνουν.

Όταν το φως UVB χτυπά τον κλώνο του DNA, προκαλεί αλλαγή στη δομή της αλυσίδας. Οποιοδήποτε μέρος κατά μήκος του κλώνου που έχει δύο βάσεις θυμίνης στη σειρά είναι ευάλωτο σε αυτή τη ζημιά. Η ενέργεια του φωτός UVB μεταβάλλει έναν χημικό δεσμό στη θυμίνη. Ο αλλοιωμένος δεσμός αναγκάζει τις γειτονικές βάσεις θυμίνης να κολλήσουν μεταξύ τους. Αυτό το ζεύγος κολλημένων μορίων θυμίνης ονομάζεται διμερές. Όπου σχηματίζονται αυτά τα διμερή, ο κλώνος DNA κάμπτεται από το κανονικό του σχήμα και δεν μπορεί να αναγνωστεί σωστά από το κελί. Κάθε δευτερόλεπτο ένα κύτταρο εκτίθεται στο UVB στο φως του ήλιου μπορεί να προκαλέσει τη δημιουργία έως και 100 διμερών. Εάν ένα κύτταρο συσσωρεύει πάρα πολλά διμερή, μπορεί να πεθάνει ή να γίνει καρκινικό.

Αν και η παραγωγή διμερών στον κλώνο DNA από το φως UV είναι κοινή, οι φυσικές διαδικασίες επισκευής του κυττάρου διορθώνουν το μεγαλύτερο μέρος της παραμόρφωσης που προκαλούν αρκετά γρήγορα ώστε να αποφευχθεί η μόνιμη βλάβη. Οι πρωτεΐνες στο κελί εντοπίζουν τη βλάβη και αποκόπτουν το κατεστραμμένο τμήμα του κλώνου DNA που περιέχει τα διμερή. Το τμήμα που λείπει στη συνέχεια αντικαθίσταται με τις σωστές βάσεις και η ζημιά επιδιορθώνεται. Αν και οι φυσικοί μηχανισμοί επισκευής είναι πολύ αποτελεσματικοί, τα διμερή μπορούν ακόμη να συσσωρευτούν, προκαλώντας κυτταρικό θάνατο ή καρκίνο.