استقرار الحمض النووي مهم للغاية من أجل حسن سير جميع العمليات الخلوية. يؤدي التعرض للأشعة فوق البنفسجية إلى تغيير بنية الحمض النووي ، مما يؤثر على العمليات الفسيولوجية لجميع الأنظمة الحية بدءًا من البكتيريا وحتى البشر.
الأشعة فوق البنفسجية
تحفز أشعة الشمس الطبيعية إنتاج فيتامين د ، وهو عنصر غذائي مهم لتكوين عظام صحية. ومع ذلك ، فإن أشعة الشمس هي أيضًا مصدر رئيسي للأشعة فوق البنفسجية. يتعرض الأفراد الذين يتعرضون بشكل مفرط للأشعة فوق البنفسجية لخطر كبير للإصابة بسرطان الجلد. هناك ثلاثة أنواع من الأشعة فوق البنفسجية: UVA و UVB و UVC.
أشعة UVC (100-280 نانومتر) هي أكثر الأشعة الثلاثة نشاطًا وتلفًا. لحسن الحظ ، تمتص طبقة الأوزون UVC قبل أن تصل إلى سطح الأرض.
تمتلك أشعة UVA (315-400 نانومتر) أقل طاقة ويمكنها اختراق الجلد بعمق. ارتبط التعرض المطول بالشيخوخة والتجاعيد في الجلد. UVA هي أيضًا السبب الرئيسي للأورام الميلانينية.
تمتلك أشعة UVB (280-315 نانومتر) طاقة أعلى من أشعة UVA وتؤثر على الطبقة الخارجية من الجلد مما يؤدي إلى حروق الشمس والسمرة. يتسبب الإشعاع فوق البنفسجي في الإصابة بسرطان الخلايا القاعدية وسرطان الخلايا الحرشفية.
يتكون الحمض النووي من خيطين متكاملين يتم جرحهما في حلزون مزدوج. الرسالة الوراثية مشفرة كيميائيًا وتتكون من أربعة نيوكليوتيدات أدينين (أ) وثايمين (T) وجوانين (G) وسيتوزين (C).
يتداخل ضوء UVB بشكل مباشر مع الترابط بين النيوكليوتيدات في الحمض النووي. آفات الحمض النووي الرئيسية التي تشكلت عن طريق التعرض للأشعة فوق البنفسجية هي ثنائيات البيريميدين الحلقي (CPD) و6-4 منتجات بيريميدين بيريميدين الضوئية (6-4PPs) ، وأيزومرات ديوار.
تتشكل CPDs عندما تصبح قاعدتا بيريميدين متجاورتان (ثايمين - تي تي أو سيتوزين - سي سي) مرتبطة تساهميًا لإنتاج بنية حلقة دورية. 6-4PPs ناتج عن رابطة تساهمية واحدة تكونت بين نهاية 5 'من C6 و 3' نهاية C4 من البيريميدينات المجاورة. يؤدي هذا إلى تكوين أوكسيتان غير مستقر أو وسيط أزيتيدين اعتمادًا على ما إذا كانت القاعدة النهائية 3 هي ثايمين أو سيتوزين.
تؤدي إعادة الترتيب التلقائي اللاحقة لهذه المواد الوسيطة إلى ظهور 6-4PP. تتسبب ثنائيات البيريميدين في حدوث تشابك في العمود الفقري للحمض النووي ، مما يوقف النسخ وتخليق البروتين. 6-4 بيريميدين بيريمييدون المقربات تخضع لأزمرة إلى شكل ديوار عند التعرض لفوتون آخر من الضوء من الأشعة فوق البنفسجية UVB أو UVA. الطفرة الأكثر شيوعًا التي تحدثها الأشعة فوق البنفسجية هي التحول من C إلى T. تحدث أيضًا استبدالات قاعدية مزدوجة (من CC إلى TT) ، وإن كانت أقل تكرارًا.
تسبب أشعة UVA (وكذلك UVB) ضررًا غير مباشر للحمض النووي عن طريق امتصاص الفوتونات بواسطة الكروموفورات غير DNA. هذا يولد أنواع الأكسجين التفاعلية مثل الأكسجين المفرد أو بيروكسيد الهيدروجين الذي يؤكسد قواعد الحمض النووي التي تسبب الطفرات. الطفرة الأكثر شيوعًا هي تحويل GT حيث يتأكسد الجوانين إلى 8-oxo- 7،8-dihydroguanine (8-oxoG) مما يعيق الاقتران بالسيتوزين. أثناء عملية النسخ المتماثل ، أزواج 8-oxoG مع الأدينين. عندما يتم تصنيع الخيط الثاني ، يتم استبدال 8-oxoG بالثيمين مما يؤدي إلى تحويل GT.
إصلاح الحمض النووي
غالبًا ما يتم إصلاح الآفات الجينية الناتجة عن الأشعة فوق البنفسجية بعد وقت قصير من تكوينها ، من خلال عملية تسمى إصلاح استئصال النوكليوتيدات. يتعرف إنزيم نوكلياز على جزء من الحمض النووي الذي يحتوي على الآفة ويزيلها. بعد ذلك ، يُدخل البوليميراز القواعد الصحيحة ويغلق اللايجاز الفجوة. ومع ذلك ، إذا تراكمت الآفات التي لم يتم إصلاحها أو كانت آلية الإصلاح معيبة ، فقد يؤدي ذلك إلى موت الخلايا والطفرات وحتى السرطان.
مصادر:
Sinha RP، Häder DP "تلف الحمض النووي الناجم عن الأشعة فوق البنفسجية وإصلاحه: مراجعة." Photochem Photobiol Sci. 2002 أبريل 1 (4): 225-36. إعادة النظر
Rastogi RP و Richa و Kumar A و Tyagi MB و Sinha RP "الآليات الجزيئية لتلف الحمض النووي الناجم عن الأشعة فوق البنفسجية وإصلاحه." الأحماض النووية J. 2010 16 ديسمبر 2010: 592980. دوى: 10.4061/2010/592980
Ravanat JL و Douki T و Cadet J "التأثيرات المباشرة وغير المباشرة للأشعة فوق البنفسجية على الحمض النووي ومكوناته." J Photochem Photobiol B. 2001 أكتوبر؛ 63 (1-3): 88-102. إعادة النظر
