Kā UV gaisma bojā DNS virkni?

DNS var būt vissvarīgākā molekula bioloģijā. Visu dzīvo būtņu, sākot no baktērijām un beidzot ar cilvēkiem, šūnās ir DNS. Gan organisma formu, gan funkciju nosaka instrukcijas, kas glabājas DNS. Katru procesu jūsu ķermenī ļoti precīzi kontrolē un vada šīs instrukcijas. Jebkurš DNS molekulas bojājums un līdz ar to tajā ietvertās instrukcijas var izraisīt slimības.

DNS esošo informāciju nosaka tās struktūra. DNS molekula ir gara virkne, ko veido mazākas, vienkāršākas molekulas, kas savienotas kopā, piemēram, ķēdes saites. Četras dažādas, lai arī līdzīgas molekulas tiek izmantotas kā saites ķēdes veidošanai. Kārtība, kādā šīs četras molekulas notiek gar ķēdi, kodē instrukcijas. Lai gan informācija ir ļoti sarežģīta un detalizēta, ir nepieciešamas tikai četras dažādas saites. Četras mazās molekulas, kas veido DNS virknes ķēdes saites, sauc par bāzēm un ietver adenīnu, citozīnu, guanīnu un timīnu.

UV gaisma, saīsinājums no ultravioletās gaismas, kas pazīstams arī kā ultravioletais starojums, ir neredzamās gaismas forma, kas nes daudz enerģijas. Šī enerģija var sabojāt DNS. UV ir saules gaismas sastāvdaļa, kas izraisa saules apdegumus un iedegumu. To var izveidot arī mākslīgi, un to izmanto solārijos un kabīnēs. Trīs UV gaismas veidi ir UVA, UVB un UVC. Vislielākā enerģija, kas visvairāk kaitē UVC. Par laimi, Zemes atmosfēra bloķē UVC saules gaismā, pirms tā sasniedz virsmu. Vismazākā enerģija, vismazāk bīstamā UVA iekļūst atmosfērā, bet nav pietiekami spēcīga, lai tieši bojātu DNS. UVB stari gan iekļūst atmosfērā, gan tiem ir pietiekami daudz enerģijas, lai bojātu DNS.

UVA nav pietiekami enerģiska, lai tieši bojātu vai mainītu DNS. Tas tomēr var izraisīt kaitīgu skābekļa radikāļu veidošanos. Skābekļa radikāļi var tieši uzbrukt DNS, bet var arī mainīt taukus un olbaltumvielas tādā veidā, ka tie kļūst kaitīgi DNS. Tiek uzskatīts, ka šis kaitējums izraisa vēzi. Iekštelpu sauļošanās kabīnēs un gultās izmantotais UVA rada šāda veida bojājumus un palielina ādas vēža risku. UVA bojājumi ir kumulatīvi, tāpēc lielāka sauļošanās nozīmē lielāku risku. Cilvēkiem, kuri lieto sauļošanās iekštelpās, ir 75 procenti lielāka iespēja saslimt ar ādas vēzi nekā tiem, kuri to nedara.

Kad UVB gaisma nokļūst DNS virknē, tā izraisa izmaiņas ķēdes struktūrā. Jebkura vieta gar pavedienu, kurai ir divas timiāna bāzes pēc kārtas, ir neaizsargāta pret šo kaitējumu. UVB gaismas enerģija maina ķīmisko saiti timīnā. Mainītā saite izraisa kaimiņu timiāna bāzes pielipšanu viena otrai. Šo pāris iestrēgušo timīna molekulu sauc par dimēru. Lai kur šie dimēri būtu veidoti, DNS virkne ir saliekta no parastās formas, un šūna to nevar pareizi nolasīt. Katru sekundi šūna tiek pakļauta UVB stariem saules gaismā, un tas var izraisīt līdz pat 100 dimēru veidošanos. Ja šūna uzkrāj pārāk daudz dimēru, tā var nomirt vai kļūt par vēzi.

Lai gan dimensiju ražošana DNS virknē UV gaismā ir izplatīta, dabiskie šūnas remonta procesi pietiekami ātri izlabo lielāko daļu to radīto traucējumu, lai izvairītos no neatgriezeniskiem bojājumiem. Šūnā esošie proteīni atklāj bojājumus un izgriež bojāto DNS virknes daļu, kurā ir dimēri. Pēc tam trūkstošo segmentu aizstāj ar pareizām pamatnēm un bojājumi tiek novērsti. Lai gan dabiskie remonta mehānismi ir ļoti efektīvi, dimēri joprojām var uzkrāties, izraisot šūnu nāvi vai vēzi.