Kako UV svetloba poškoduje verigo DNA?

DNK je lahko najpomembnejša molekula v biologiji. Vsa živa bitja, od bakterij do ljudi, imajo v svojih celicah DNK. Tako obliko kot delovanje organizma določajo navodila, shranjena v DNK. Ta navodila nadzirajo in usmerjajo vsak postopek v vašem telesu na zelo natančen način. Vsaka poškodba molekule DNA in zato tudi navodila, ki jih vsebuje, lahko privede do bolezni.

Podatki v DNK so odvisni od njene strukture. Molekula DNA je dolga veriga, sestavljena iz manjših, enostavnejših molekul, povezanih skupaj, kot členi verige. Štiri različne, čeprav podobne molekule se uporabljajo kot členi, ki tvorijo verigo. Vrstni red, v katerem se te štiri molekule pojavljajo vzdolž verige, kodira navodila. Čeprav so informacije zelo zapletene in podrobne, so potrebne le štiri različne povezave. Štiri majhne molekule, ki tvorijo člene verige verige DNA, se imenujejo baze in vključujejo adenin, citozin, gvanin in timin.

UV svetloba, okrajšava od ultravijolične svetlobe, znane tudi kot ultravijolično sevanje, je oblika nevidne svetlobe, ki nosi veliko energije. Ta energija lahko poškoduje DNA. UV je sestavni del sončne svetlobe, ki povzroča opekline in sončenje. Lahko ga ustvarimo tudi umetno in se uporablja v solariju in kabinah. Tri vrste UV svetlobe so UVA, UVB in UVC. Najvišja energija, najbolj škodljiva med njimi, je UVC. Na srečo zemeljsko ozračje blokira UVC v sončni svetlobi, preden pride na površje. Najnižje energijska, najmanj nevarna UVA sicer prodre v ozračje, vendar ni dovolj močna, da bi neposredno poškodovala DNA. UVB-žarki prodrejo v ozračje in imajo dovolj energije, da poškodujejo DNA.

UVA ni dovolj energičen, da bi neposredno poškodoval ali spremenil DNA. Lahko pa pomaga pri tvorbi škodljivih kisikovih radikalov. Kisikovi radikali lahko neposredno napadajo DNK, lahko pa tudi spremenijo maščobe in beljakovine tako, da so škodljivi za DNK. Ta škoda naj bi povzročala raka. UVA, ki se uporablja v zaprtih prostorih za sončenje in postelje, povzroča to vrsto škode in povečuje tveganje za kožni rak. Poškodba UVA je kumulativna, zato več strojenja pomeni večje tveganje. Ljudje, ki uporabljajo strojenje v zaprtih prostorih, imajo 75 odstotkov večjo verjetnost, da bodo razvili kožni rak kot tisti, ki tega ne storijo.

Ko UVB svetloba zadene verigo DNA, povzroči spremembo strukture verige. Vsak kraj vzdolž pramena, ki ima dve zaporedi timina v vrsti, je občutljiv na to škodo. Energija UVB svetlobe spremeni kemijsko vez v timinu. Spremenjena vez povzroči, da se sosednje podlage timina držijo ena druge. Ta par zlepljenih molekul timina se imenuje dimer. Kjer koli se tvorijo ti dimeri, je veriga DNA upognjena od svoje običajne oblike in je celica ne more pravilno prebrati. Vsako sekundo je celica, izpostavljena UVB na sončni svetlobi, lahko povzroči do 100 dimerov. Če celica nabere preveč dimerov, lahko odmre ali postane rakava.

Čeprav je tvorba dimerov na verigi DNA z UV svetlobo pogosta, naravni procesi popravljanja celic večino popačenja, ki ga povzročajo, popravijo dovolj hitro, da se izognejo trajnim poškodbam. Beljakovine v celici zaznajo škodo in izrežejo poškodovani del verige DNA, ki vsebuje dimere. Nato manjkajoči segment nadomestimo s pravilnimi podstavki in škodo saniramo. Čeprav so naravni mehanizmi za popravilo zelo učinkoviti, se dimeri še vedno lahko kopičijo, kar povzroči celično smrt ali rak.