Της Νεφέλης Στούπα,
«Τρίτο χέρι, ένα μάτι, τρίτο αυτί, δύο μύτες…»: πρόκειται για εικόνες που μπορεί να έρχονται στο μυαλό κάποιου, όταν ακούνε τη λέξη «μετάλλαξη». Παρ’ όλα αυτά, ο όρος μετάλλαξη αφορά αλλαγές που παρουσιάζονται στην αλληλουχία του DNA και δεν σχετίζονται μονάχα με σοβαρές παθολογικές καταστάσεις (όπως για παράδειγμα ο καρκίνος), καθώς μπορεί να μην προκαλούν καν κάποια αλλαγή στον φαινότυπο κάποιου ή ακόμη η αλλαγή να μην είναι επιβλαβής για τον οργανισμό. Οι παράγοντες που προκαλούν στο DNA βλάβες, οι οποίοι οδηγούν στη δημιουργία μεταλλάξεων, είναι γνωστοί ως μεταλλαξιγόνοι. Ένας μεταλλαξιγόνος παράγοντας είναι η ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία. Τα κύτταρα που εκτίθενται σε ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία υψηλής ενέργειας εμφανίζουν σημαντικές βλάβες στο DNA τους. Στην ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία υψηλής ενέργειας, περιλαμβάνονται το υπεριώδες φως (UV light, Ultraviolet Light, μήκη κύματος 100–400nm) και δύο μορφές ιονίζουσας ακτινοβολίας: οι ακτίνες Χ (μήκη κύματος 0,01–99nm) και οι ακτίνες γ (μήκη κύματος < 0,01 nm).
Αρχικά, αναφορικά με την ιονίζουσα ακτινοβολία, η ιονίζουσα ακτινοβολία προάγει άμεσα ή έμμεσα πολλά διαφορετικά είδη βλάβης στο DNA. Άμεση βλάβη συμβαίνει όταν η βλάβη απορροφάται από το ίδιο το DNA ή από μόρια νερού που βρίσκονται σε στενή επαφή με το DNA. Έμμεση βλάβη συμβαίνει, όταν η ακτινοβολία απορροφάται από μόρια νερού ή από άλλα μόρια που περιβάλλουν το DNA και προκαλεί τον σχηματισμό δραστικών μορφών των μορίων αυτών, οι οποίες στη συνέχεια προσβάλλουν και προκαλούν βλάβες στο DNA.
Ένας τύπος βλάβης, που φαίνεται στην παρακάτω εικόνα, είναι η δίκλωνη ρήξη, όπου γίνεται σπάσιμο και στις δυο αλυσίδες του διπλού κλώνου του DNA και θεωρείται ο κύριος λόγος που η ιονίζουσα ακτινοβολία έχει θανατηφόρα επίδραση στα κύτταρα. Οι δίκλωνες ρήξεις οδηγούν σε διάφορες χρωμοσωμικές αλλοιώσεις, όπως ελλείμματα, διπλασιασμούς, αναστροφές (απόσπαση τμημάτων από χρωμόσωμα, αναστροφή τους από άκρο σε άκρο και επανεισαγωγή τους στην αρχική θέση ρήξης) και μετατοπίσεις (απόσπαση τμημάτων από το χρωμόσωμα και επαναεισαγωγή τους σε νέες θέσεις).
Συμπληρωματικά, όσον αφορά την ακτινοβολία του υπεριώδους φωτός, αυτή διακρίνεται σε τρεις ζώνες: UV–C (100–295nm), UV–B (296–320nm) και UV–A(321–400nm). H UV–C περιλαμβάνει το μήκος κύματος 260nm, που αντιστοιχεί στο μέγιστο μήκος κύματος απορρόφησης του DNA και δυνητικά μπορεί να προκαλέσει πολύ σοβαρή βλάβη στο DNA. Το ευτύχημα είναι ότι η ποσότητα της UV–C που φτάνει στην επιφάνεια της Γης είναι ελάχιστη, διότι εμποδίζεται από το όζον της ατμόσφαιρας. Η εξάντληση του στρώματος του όζοντος θα μπορούσε να προκαλέσει σημαντική αύξηση της συχνότητας εμφάνισης καρκίνου του δέρματος, του μόνου ιστού που δέχεται άμεσα βλάβες που προκαλεί η υπεριώδης ακτινοβολία.
Η UV–B, η οποία ευθύνεται για το 10% της UV που φτάνει στην επιφάνεια της Γης, είναι υπεύθυνη για το μεγαλύτερο ποσοστό της βλάβης που προκαλείται στο DNA των κυττάρων του δέρματος. H UV–A, η οποία αντιστοιχεί στο μεγαλύτερο ποσοστό της ακτινοβολίας UV που φτάνει στη Γη, διεισδύει στο δέρμα βαθύτερα από ό,τι η UV–B, αλλά η ικανότητα για πρόκληση βλάβης στο DNA είναι μικρότερη. Αν και το μαύρισμα που προκαλεί η ηλιακή ακτινοβολία οφείλεται ως επί το πλείστον στην UV–A, το τίμημα από τη συχνή έκθεση στην UV–A είναι βαρύ, καθώς οι συνέπειές της συνδέονται με γήρανση του δέρματος, εμφάνιση ρυτίδων και αυξημένο κίνδυνο για καρκίνο του δέρματος.
Σχεδόν όλες οι μορφές βλάβης του DNA από υπεριώδη ακτινοβολία οφείλονται στον σχηματισμό διμερών θυμίνης, όπως φαίνεται στην παρακάτω εικόνα. Δηλαδή, δύο θυμίνες του ίδιου κλώνου (αζωτούχες βάσεις του DNA) συνδέονται μεταξύ τους, ενώ θα έπρεπε να συνδέονται με αδενίνες του απέναντι κλώνου. Τα διμερή αυτά μπορεί να παρεμποδίσουν τη φυσιολογική λειτουργία των μηχανισμών της αντιγραφής και της μεταγραφής, με αποτέλεσμα την εμφάνιση μεταλλάξεων και τον κυτταρικό θάνατο.
Τέλος, η έκθεση στην υπεριώδη ακτινοβολία μπορεί να προκαλέσει:
- Καρκίνο του δέρματος (μελάνωμα και μη μελάνωμα)
- Πρόωρη γήρανση και άλλες παθολογικές καταστάσεις του δέρματος
- Καταρράκτη και άλλες παθήσεις στα μάτια
- Καταστολή του ανοσοποιητικού συστήματος.
ΕΝΔΕΙΚΤΙΚΕΣ ΠΗΓΕΣ
- Mutation, genome.gov. Διαθέσιμο εδώ
- Mutation, britannica.com. Διαθέσιμο εδώ
- Burton E. Tropp, Βασικές Αρχές Μοριακής Βιολογίας, Jones & Bartlett Learning
- Genetic Effects of Radiation, ncbi.nlm.nih.gov. Διαθέσιμο εδώ
- Radiation Effects on Cells & DNA, letstalkscience.ca. Διαθέσιμο εδώ
- UV Radiation, cdc.gov. Διαθέσιμο εδώ
- Health Effects of UV Radiation, epa.gov. Διαθέσιμο εδώ
