Kuidas UV-valgus DNA-ahelat kahjustab?

DNA võib olla bioloogias kõige olulisem molekul. Kõigi elusolendite bakteritest inimesteni on rakkudes DNA. Nii organismi vorm kui ka funktsioon määratakse DNA-sse salvestatud käskudega. Kõiki teie keha protsesse juhivad ja juhivad need juhised väga täpselt. Igasugune DNA molekuli kahjustus ja seetõttu selles sisalduvad juhised võivad põhjustada haigusi.

DNA-s sisalduv teave määratakse selle struktuuri järgi. DNA molekul on pikk ahel, mis koosneb väiksematest, lihtsamatest molekulidest, mis on omavahel ühendatud nagu ahela lülid. Neli erinevat, ehkki sarnast molekuli kasutatakse ahela moodustamiseks linkidena. Nende nelja molekuli järjestus ahelas kodeerib juhiseid. Kuigi teave on väga keeruline ja üksikasjalik, on vaja ainult nelja erinevat linki. Neli väikest molekuli, mis moodustavad DNA ahela ahela lülid, nimetatakse alusteks ja nende hulka kuuluvad adeniin, tsütosiin, guaniin ja tümiin.

UV-valgus, lühike ultraviolettvalgus, tuntud ka kui ultraviolettkiirgus, on nähtamatu valguse vorm, mis kannab palju energiat. See energia võib kahjustada DNA-d. UV on päikesevalguse komponent, mis põhjustab päikesepõletusi ja päevitusi. Seda saab luua ka kunstlikult ning seda kasutatakse solaariumides ja putkades. Kolme tüüpi UV-valgus on UVA, UVB ja UVC. Suurim energia, neist kõige kahjulikum, on UVC. Õnneks blokeerib Maa atmosfäär UVC päikesevalguses enne, kui see pinnale jõuab. Madalaima energiaga, kõige vähem ohtlik UVA tungib küll atmosfääri, kuid pole piisavalt võimas, et DNA-d otseselt kahjustada. UVB-kiired tungivad atmosfääri ja omavad piisavalt energiat DNA kahjustamiseks.

UVA ei ole piisavalt energiline, et DNA-d otseselt kahjustada või muuta. See võib siiski aidata põhjustada kahjulikke hapnikuradikaale. Hapnikuradikaalid võivad DNA-d otseselt rünnata, kuid võivad ka rasvu ja valke muuta viisil, mis muudab need DNA-le kahjulikuks. Arvatakse, et see kahju põhjustab vähki. Siseruumides parkimistubades ja voodites kasutatav UVA põhjustab seda tüüpi kahjustusi ja suurendab nahavähi riski. UVA-kahjustused on kumulatiivsed, seega tähendab suurem päevitamine suuremat riski. Inimesed, kes kasutavad siseruumides päevitamist, haigestuvad nahavähki 75 protsenti suurema tõenäosusega kui need, kes seda ei tee.

Kui UVB-valgus tabab DNA-ahelat, põhjustab see muutust ahela struktuuris. Iga koht piki haru, millel on kaks tümiini alust järjest, on selle kahjustuse suhtes haavatav. UVB valguse energia muudab tümiinis keemilist sidet. Muudetud side põhjustab naabernaabade tümiini aluste üksteise külge kleepumist. Seda paari kinnijäänud tümiini molekule nimetatakse dimeeriks. Kõikjal, kus need dimeerid moodustuvad, on DNA ahel oma tavapärasest painutatud ja rakk ei suuda seda korralikult lugeda. Iga sekund, kui rakk on päikesevalguses UVB käes, võib tekitada kuni 100 dimeeri. Kui rakus koguneb liiga palju dimeere, võib see surra või muutuda vähkkasvajaks.

Ehkki dimeeride tootmine DNA-ahelas UV-valguse käes on tavaline, parandavad raku looduslikud parandusprotsessid enamikku neist põhjustatud moonutusi piisavalt kiiresti, et vältida püsivaid kahjustusi. Rakus olevad valgud tuvastavad kahjustused ja lõikavad dimeere sisaldava DNA ahela kahjustatud osa välja. Seejärel asendatakse puuduv segment õigete alustega ja kahjustused kõrvaldatakse. Kuigi looduslikud parandusmehhanismid on väga tõhusad, võivad dimeerid siiski koguneda, põhjustades rakusurma või vähki.