UV-induzierte Cyclobutan-Pyrimidin-Dimere in DNA hervorgerufen durch "natürliche" Photosensibilisatoren

Schäden im genetischen Material des Menschen werden mit zahlreichen Krankheiten wie Krebs in Verbindung gebracht. Ein Auslöser für Hautkrebs ist die Schädigung der DNA durch das UV-Licht der Sonne, welches die Nukleinbasen in der DNA chemisch verändern kann. Der häufigste UV-Schaden ausgelöst durch direkte Lichtabsorption ist das Cyclobutan-Pyrimidin-Dimer (CPD), welches zwischen zwei benachbarten Pyrimidin-Basen auftritt. CPD wird typischerweise durch die Absorption von UV-B Licht erzeugt, kann allerdings auch unter Bestrahlung mit höheren Wellenlängen (UV-A Licht) gebildet werden. ... mehrDies geschieht unter anderem durch Photosensibilisatoren. Das sind Moleküle, die durch eine andere Wellenlänge als das jeweilige Substrat angeregt werden, und diese Anregungsenergie auf das Substrat übertragen können, um selbst zurück in den Grundzustand zu gelangen. In dieser Arbeit lag der Fokus auf endogenen Molekülen, die als Photosensibilisatoren Thymidin-Basen anregen können. Untersucht wurden hierfür Formyl-modifizierte Nukleoside, das Chromophor des (6-4) Photoschadens und ein Derivat des Pheomelaninmonomers. Diese „natürlichen“ Photosensibilisatoren wurden als Basensurrogate in DNA eingebaut. Eine spezielle DNA-Architektur ermöglichte hierbei die Analyse dieser Photosensibilisatoren in definierter räumlicher Nähe zu benachbarten Thymidinen. Zudem konnte der Abstand zwischen Photosensibilisator und Schadensseite in seiner Entfernung variiert werden, um Rückschlüsse auf die Art der Energieübertragung ziehen zu können.

Damage to the human genome is associated with numerous diseases, including cancer. In the case of skin cancer these damages are caused by UV light from the sun, which can induce chemical changes to the bases of the DNA. The most prevalent UV damage, caused by direct light absorption, is the cyclobutane-pyrimidine-dimer (CPD), which occurs between two adjacent pyrimidine bases. Typically, CPD is formed through absorption of UV-B light, however, it can also be produced under conditions involving UV-A light. This process is facilitated by photosensitisers, which are molecules that are excited by a wavelength different from the substrate itself. ... mehrThese molecules can transfer the excitation energy to the substrate which allows them to return to the ground state. The present study focuses on endogenous molecules that can excite thymidine bases as photosensitisers. The investigation encompassed formyl-modified nucleosides, the chromophore of (6-4) photolesions, and a derivative of the pheomelanin monomer. These "natural" photosensitisers were incorporated into DNA as base surrogates. A special DNA architecture enabled the analysis of these photosensitisers in defined spatial proximity to a neighbouring thymidine pair. Furthermore, the distance between the photosensitiser and the damage site was varied to draw conclusions about the type of energy transfer.