Mekanisme Kerosakan DNA Oleh Sinaran UV Air Uvc

Kestabilan DNA adalah sangat penting untuk berfungsi dengan baik semua proses selular. Pendedahan kepada sinaran UV mengubah struktur DNA, menjejaskan proses fisiologi semua sistem hidup dari bakteria hingga manusia.

Radiasi ultra ungu

Cahaya matahari semulajadi merangsang pengeluaran vitamin D, nutrien penting untuk pembentukan tulang yang sihat. Walau bagaimanapun, cahaya matahari juga merupakan sumber utama sinaran UV. Individu yang mendapat pendedahan UV yang berlebihan berisiko tinggi untuk mendapat kanser kulit. Terdapat tiga jenis sinaran UV: UVA, UVB dan UVC.

• Sinar UVC (100-280 nm) adalah yang paling bertenaga dan merosakkan daripada ketiga-tiga sinar. Mujurlah UVC diserap oleh lapisan ozon sebelum sampai ke permukaan bumi.

• Sinaran UVA (315-400 nm) mempunyai tenaga paling rendah dan mampu meresap jauh ke dalam kulit. Pendedahan yang berpanjangan telah dikaitkan dengan penuaan dan kedutan kulit. UVA juga merupakan punca utama melanoma.

• Sinaran UVB (280-315 nm) mempunyai tenaga yang lebih tinggi daripada sinaran UVA dan menjejaskan lapisan luar kulit yang membawa kepada selaran matahari dan kulit sawo matang. Karsinoma sel basal dan karsinoma sel skuamosa disebabkan oleh sinaran UVB.

DNA terdiri daripada dua helai pelengkap yang dililit menjadi heliks berganda. Mesej keturunan dikodkan secara kimia dan terdiri daripada empat nukleotida adenine (A), timin (T), guanin (G) dan sitosin (C).

Cahaya UVB mengganggu secara langsung dengan ikatan antara nukleotida dalam DNA. Dua lesi DNA utama yang terbentuk akibat pendedahan kepada UVB ialah dimer pirimidin siklobutana (CPD) dan 6-4 produk foto pirimidin pirimidin (6-4PP), dan isomer Dewarnya.

CPD terbentuk apabila dua bes pirimidin bersebelahan (timin –TT atau sitosin – CC) menjadi berkait secara kovalen menghasilkan struktur cincin kitaran. 6-4PP terhasil daripada ikatan kovalen tunggal yang terbentuk antara hujung 5' C6 dan 3' hujung C4 pirimidin bersebelahan. Ini membawa kepada pembentukan perantaraan oxetane atau azetidine yang tidak stabil bergantung kepada sama ada asas hujung 3' ialah timin atau sitosin.

Penyusunan semula spontan seterusnya perantaraan ini menimbulkan 6-4PP. Dimer pirimidin menyebabkan kekusutan pada tulang belakang DNA, menghentikan transkripsi dan sintesis protein. 6-4 bahan tambah pirimidin pirimidon mengalami pengisomeran kepada bentuk Dewar apabila terdedah kepada foton cahaya lain daripada sinaran UVB atau UVA. Mutasi yang paling biasa disebabkan oleh UVB ialah transversi C ke T. Penggantian asas dua kali (CC kepada TT) juga berlaku, walaupun kurang kerap.

Sinaran UVA (dan juga UVB) menyebabkan kerosakan tidak langsung kepada DNA melalui penyerapan foton oleh kromofor bukan DNA. Ini menjana spesies oksigen reaktif seperti oksigen singlet atau hidrogen peroksida yang mengoksidakan asas DNA yang menyebabkan mutasi. Mutasi yang paling biasa ialah transversi GT di mana guanin dioksidakan menjadi 8-oxo- 7,8-dihydroguanine (8-oxoG) menghalang gandingannya dengan sitosin. Semasa proses replikasi, 8-oxoG berpasangan dengan adenine. Apabila helai kedua disintesis, 8-oxoG digantikan dengan timin yang membawa kepada pemindahan GT.

Pembaikan DNA

Lesi genetik yang dihasilkan oleh sinaran UV sering dibaiki tidak lama selepas ia terbentuk, melalui proses yang dipanggil pembaikan eksisi nukleotida. Enzim nuklease mengenali dan membuang segmen DNA yang mengandungi lesi. Kemudian, polimerase memasukkan tapak yang betul dan ligase menutup jurang. Walau bagaimanapun, jika lesi yang tidak dibaiki terkumpul atau mekanisme pembaikan rosak, ia boleh menyebabkan kematian sel, mutagenesis dan juga kanser.