O mecanismo de danos ao DNA por radiação ultravioleta Uvc água

A estabilidade do DNA é extremamente importante para o bom funcionamento de todos os processos celulares. A exposição à radiação UV altera a estrutura do DNA, afetando os processos fisiológicos de todos os sistemas vivos, desde bactérias até humanos.

Radiação ultravioleta

A luz solar natural estimula a produção de vitamina D, um nutriente importante para a formação de ossos saudáveis. No entanto, a luz solar também é uma importante fonte de radiação ultravioleta. Indivíduos que recebem exposição excessiva aos raios ultravioleta correm um grande risco de desenvolver câncer de pele. Existem três tipos de raios UV: UVA, UVB e UVC.

• Os raios UVC (100-280 nm) são os mais enérgicos e prejudiciais dos três raios. Felizmente, o UVC é absorvido pela camada de ozônio antes de atingir a superfície da Terra.

• Os raios UVA (315-400 nm) possuem a menor energia e são capazes de penetrar profundamente na pele. A exposição prolongada tem sido associada ao envelhecimento e rugas da pele. UVA também é a principal causa de melanomas.

• Os raios UVB (280-315 nm) possuem maior energia do que os raios UVA e afetam a camada externa da pele causando queimaduras solares e bronzeamento. O carcinoma basocelular e o carcinoma espinocelular são causados ​​pela radiação UVB.

O DNA é composto de duas fitas complementares que são enroladas em uma dupla hélice. A mensagem hereditária é codificada quimicamente e composta pelos quatro nucleotídeos adenina (A), timina (T), guanina (G) e citosina (C).

A luz UVB interfere diretamente na ligação entre os nucleotídeos do DNA. As duas principais lesões de DNA formadas pela exposição a UVB são dímeros de ciclobutano pirimidina (CPD) e fotoprodutos de pirimidina 6-4 pirimidona (6-4PPs), e seus isômeros Dewar.

Os CPDs são formados quando duas bases de pirimidina adjacentes (timina –TT ou citosina - CC) tornam-se covalentemente ligadas, produzindo uma estrutura de anel cíclico. 6-4PPs resultam de uma única ligação covalente formada entre a extremidade 5 'de C6 e a extremidade 3' de C4 de pirimidinas adjacentes. Isto leva à formação de um intermediário de oxetano ou azetidina instável dependendo se a base da extremidade 3 'é uma timina ou citosina.

O rearranjo espontâneo subsequente desses intermediários dá origem a 6-4PP. Os dímeros de pirimidina causam uma dobra na estrutura do DNA, interrompendo a transcrição e a síntese de proteínas. Os adutos de pirimidina de 6-4 pirimidona sofrem isomerização à sua forma Dewar após exposição a outro fóton de luz de radiação UVB ou UVA. A mutação mais comum induzida por UVB é a transversão de C para T. Substituições de bases duplas (CC para TT) também ocorrem, embora com menos frequência.

A radiação UVA (e também UVB) causa danos indiretos ao DNA por meio da absorção de fótons por cromóforos não DNA. Isso gera espécies reativas de oxigênio, como oxigênio singlete ou peróxido de hidrogênio, que oxidam as bases do DNA, causando mutações. A mutação mais comum é a transversão GT em que a guanina é oxidada em 8-oxo- 7,8-dihidroguanina (8-oxoG) dificultando seu emparelhamento com a citosina. Durante o processo de replicação, o 8-oxoG é pareado com a adenina. Quando a segunda fita é sintetizada, o 8-oxoG é substituído por uma timina levando a uma transversão GT.

Reparo de DNA

As lesões genéticas produzidas pela radiação ultravioleta costumam ser reparadas logo após serem formadas, por meio de um processo denominado reparo por excisão de nucleotídeos. Uma enzima nuclease reconhece e remove um segmento de DNA que contém a lesão. Em seguida, a polimerase insere as bases corretas e a ligase sela a lacuna. No entanto, se as lesões não reparadas se acumulam ou o mecanismo de reparo é defeituoso, isso pode levar à morte celular, mutagênese e até câncer.