Dímero de pirimidina - Pyrimidine dimer

Formação de lesão de dímero de timina no DNA. O fóton faz com que duas bases consecutivas em uma fita se liguem, destruindo a estrutura de dupla fita normal de par de bases naquela área.

Dímeros de pirimidina são lesões moleculares formadas a partir de bases de timina ou citosina no DNA por meio de reações fotoquímicas . A luz ultravioleta (UV) induz a formação de ligações covalentes entre bases consecutivas ao longo da cadeia de nucleotídeos na vizinhança de suas ligações duplas carbono-carbono. A reação de dimerização também pode ocorrer entre bases de pirimidina em dsRNA (RNA de fita dupla) - uracila ou citosina. Dois produtos UV comuns são dímeros de pirimidina de ciclobutano (CPDs) e fotoprodutos de 6–4 . Essas lesões pré-mutagênicas alteram a estrutura e, possivelmente, o emparelhamento de bases. Até 50–100 dessas reações por segundo podem ocorrer em uma célula da pele durante a exposição à luz solar, mas geralmente são corrigidas em segundos pela reativação da fotoliase ou reparo por excisão de nucleotídeo . Lesões não corrigidas podem inibir polimerases , causar leitura incorreta durante a transcrição ou replicação ou levar à interrupção da replicação. Dímeros de pirimidina são a principal causa de melanomas em humanos.

Tipos de dímeros

Esquerda: 6,4-dímero. Direita: dímero de ciclobutano

Um dímero de pirimidina de ciclobutano (CPD) contém um anel de quatro membros que surge do acoplamento dos dois carbonos de ligação dupla de cada uma das pirimidinas. Esses dímeros interferem com o emparelhamento de bases durante a replicação do DNA , levando a mutações.

Um fotoproduto 6–4 (6–4 pirimidina– pirimidona ou 6–4 pirimidina – pirimidinona) é um dímero alternativo que consiste em uma única ligação covalente entre o carbono na posição 6 de um anel e o carbono na posição 4 do anel em a próxima base. Esse tipo de conversão ocorre em um terço da frequência dos CPDs, mas é mais mutagênico.

Um terceiro tipo de lesão é a pirimidinona Dewar , formada por uma isomerização reversível do fotoproduto 6-4 após exposição posterior à luz.

Mutagênese

As translesões polimerases freqüentemente introduzem mutações em dímeros de pirimidina, tanto em procariotos ( mutagênese SOS ) quanto em eucariotos. Embora os CPDs de timina-timina (dímeros de timina) sejam as lesões mais frequentes causadas pela luz ultravioleta, as polimerases de transição são tendenciosas para a introdução de As, de modo que os dímeros de TT são frequentemente replicados corretamente. Por outro lado, qualquer C envolvido em CPDs está sujeito a ser desaminado, induzindo uma transição de C para T.

Reparo de DNA

Mais informações: reparo de DNA e luz ultravioleta e câncer
Melanoma , um tipo de câncer de pele

Dímeros de pirimidina introduzem mudanças conformacionais locais na estrutura do DNA , que permitem o reconhecimento da lesão por enzimas de reparo. Na maioria dos organismos (excluindo mamíferos placentários , como humanos), eles podem ser reparados por fotoreativação. A fotoreativação é um processo de reparo no qual as enzimas fotoliase revertem diretamente os CPDs por meio de reações fotoquímicas . Lesões na fita de DNA são reconhecidas por essas enzimas, seguidas pela absorção de comprimentos de onda de luz> 300 nm (ou seja, fluorescente e luz solar). Essa absorção permite que as reações fotoquímicas ocorram, o que resulta na eliminação do dímero de pirimidina, devolvendo-o ao seu estado original.

O reparo por excisão de nucleotídeo , às vezes denominado "reativação escura", é um mecanismo mais geral para o reparo de lesões. Este processo extirpa o CPD e sintetiza novo DNA para substituir a região circundante na molécula. O xeroderma pigmentoso é uma doença genética em humanos em que o processo de reparo por excisão de nucleotídeos está ausente, resultando em descoloração da pele e múltiplos tumores por exposição à luz ultravioleta . Dímeros de pirimidina não reparados em humanos podem levar ao melanoma.

Alguns organismos têm outras maneiras de realizar reparos:

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