Promieniowanie UV i jego wpływ na uszkodzenia DNA – nowe doniesienia

Naukowcy z Montana State University (MSU) opublikowali niedawno ponad 100 stronicowy raport na temat zagrożeń wynikających z rozwoju raka skóry u ludzi. Dokument ten prezentuje rezultaty przeprowadzonych w ostatnim czasie badań. Opisuje m.in. sposób w jaki dochodzi do uszkodzenia DNA, wystawionego na działanie promieniowania ultrafioletowego (UV).

Raport dostarcza zupełnie nowych informacji na temat emitowanego przez słońce promieniowania, które jak wiadomo uszkadza kod genetyczny, a w rezultacie może przyspieszać procesy starzenia się, sprzyjać rozwojowi niektórych chorób zwyrodnieniowych oczu, a przede wszystkim powstawaniu nowotworów skóry.

DNA jest nośnikiem informacji genetycznej indywidualnym dla każdej osoby. Charakteryzuje się dość dużą wytrzymałością i w większości przypadków jest w stanie przeciwstawić się szkodliwemu promieniowaniu. Niemniej jednak czasem jest ono powodem powstania mutacji genetycznej.

Nadmierna ekspozycja na słońce, będące źródłem promieni UV jest główną przyczyną raka skóry. Każdego roku w samych tylko Stanach Zjednoczonych diagnozuje się 5 milionów nowych przypadków nowotworu, a blisko 9 000 pacjentów umiera w wyniku choroby.

DNA broni się samo

Promieniowanie ultrafioletowe jest bardzo szkodliwe, nasze DNA stara się jednak skutecznie przed nim chronić. Jak się okazuje uszkodzenia materiału genetycznego są dużo mniejsze niż się spodziewano. Kiedy na Ziemi zaczynało tworzyć się życie, warstwa ozonowa, która ją chroniła nie była jeszcze tak dobrze rozwinięta, a mimo to DNA, stanowiące podstawę tego życia przetrwało. Naukowcy do tej pory próbują zrozumieć mechanizmy odpowiedzialne za odporność materiału genetycznego na działanie promieni ultrafioletowych.

Artykuł opublikowany w internetowym czasopiśmie Proceedings opisuje jak DNA w super szybki sposób radzi sobie z zagrożeniem. Promienie powodują, że elektrony przemieszczają się z jednego do drugiego miejsca na pojedynczej nici DNA. Naukowcy zauważyli jednak, że elektrony te w bardzo szybkim tempie wracają do swojej pierwotnej lokalizacji, w efekcie DNA zostaje przez dłuższy czas nienaruszone. Dostrzegli ponadto, że przeniesiony elektron może naprawić zaistniałe już uszkodzenia.

Laser nowej generacji

Odkrycie to było możliwe dzięki zastosowaniu specjalnego lasera podczerwieni zbudowanego przez Yuyuan (Tom) Zhang – eksperta w dziedzinie spektroskopii ultraszybkiej. Przyrząd ten wysyła bardzo krótkie impulsy UV na próbki DNA, a następnie dokonuje pomiaru drgań, które są odpowiedzią kodu genetycznego na działanie promieniowania. Poprzez analizę tych drgań naukowcy są w stanie określić sposób, w jaki elektrony przemieszczają się na pojedynczej nici DNA. Stale drgające cząsteczki pochłaniają jeszcze więcej promieni, doprowadzając do coraz intensywniejszych wibracji. Usuniecie lub dodanie elektronów powoduje zmiany w układzie drgań i właśnie to jest głównym przedmiotem badań realizowanych przez specjalistów. Zbudowanie nowego lasera zajęło Zhang ok. 3 miesięcy. Obecnie jest on udostępniany studentom MSU, którzy uczą się jego użytkowania.