पाइरीमिडीन डिमर

पाइरीमिडीन डिमर डीएनए में थाइमिन या साइटोसिन बेस से फोटोकैमिकल प्रतिक्रियाओं के माध्यम से बनने वाले आणविक घाव हैं, आमतौर पर प्रत्यक्ष डीएनए क्षति से जुड़ा हुआ है। पराबैंगनी (यूवी; विशेष रूप से यूवीबी) उनके कार्बन-कार्बन डबल बांड के आसपास के क्षेत्र में न्यूक्लियोटाइड श्रृंखला के साथ लगातार आधारों के बीच सहसंयोजक बंधन संबंधों के निर्माण को प्रेरित करता है। डिमर (रसायन विज्ञान) प्रतिक्रिया dsRNA (डबल-स्ट्रैंडेड RNA) यूरैसिल या साइटोसिन में पाइरीमिडीन बेस के बीच भी हो सकती है। दो सामान्य यूवी उत्पाद साइक्लोब्यूटेन पाइरीमिडीन डिमर्स (सीपीडी) और 6–4 फोटोप्रोडक्ट हैं। ये  mutagenic  घाव संरचना और संभवतः बेस-पेयरिंग को बदल देते हैं। सूर्य के प्रकाश के संपर्क में आने के दौरान प्रति सेकंड 50-100 ऐसी प्रतिक्रियाएँ  त्वचा कोशिका में हो सकती हैं, लेकिन आमतौर पर सेकंड के भीतर फोटोलाइज़ पुनर्सक्रियन या न्यूक्लियोटाइड छांटना मरम्मत द्वारा ठीक किया जाता है। असंशोधित घाव पोलीमरेज़ को बाधित कर सकते हैं, प्रतिलेखन (जीव विज्ञान) या डीएनए प्रतिकृति के दौरान गलत पढ़ना, या प्रतिकृति की गिरफ्तारी का कारण बन सकते हैं। यह  धूप की कालिमा  का कारण बनता है और यह मेलेनिन के उत्पादन को ट्रिगर करता है। पाइरीमिडीन डिमर मानव में मेलेनोमा का प्राथमिक कारण हैं।

डिमर्स के प्रकार
साइक्लोब्यूटेन पाइरीमिडीन डिमर (सीपीडी) में प्रत्येक पाइरीमिडाइन के दो डबल-बंधित कार्बन के युग्मन से उत्पन्न होने वाली चार सदस्यीय अंगूठी होती है।  इस तरह के डिमर डीएनए प्रकृति के दौरान बेस पेयरिंग में बाधा डालते हैं, जिससे म्यूटेशन होता है।

एक 6-4 फोटोप्रोडक्ट (6-4 पाइरीमिडीन-पाइरीमिडोन या 6-4 पाइरीमिडीन-पाइरीमिडीनोन) एक वैकल्पिक डिमर है जिसमें एक रिंग की 6 वीं स्थिति में कार्बन के बीच एक सहसंयोजक बंधन होता है और रिंग की चौथी स्थिति में कार्बन होता है। अगला आधार इस प्रकार का रूपांतरण CPD की एक तिहाई आवृत्ति पर होता है, लेकिन यह अधिक उत्परिवर्तजन होता है।

एक तीसरे प्रकार का घाव देवर बेंजीन पाइरिमिडिनोन है, जो प्रकाश के आगे के संपर्क में आने पर 6-4 फोटोप्रोडक्ट के प्रतिवर्ती आइसोमेराइजेशन द्वारा बनता है।

असंशोधित घाव पोलीमरेज़ को बाधित कर सकते हैं, प्रतिलेखन (जीव विज्ञान) या डीएनए प्रतिकृति के दौरान गलत पढ़ना, या प्रतिकृति की गिरफ्तारी का कारण बन सकते हैं असंशोधित घाव पोलीमरेज़ को बाधित कर

स्किन लाइट एक्सपोजर
डीएनए के उत्कृष्ट फोटोकैमिकल गुणों के कारण, यह प्रकृति निर्मित अणु अवशोषित फोटॉनों के केवल एक छोटे से अंश से क्षतिग्रस्त हो जाता है। डीएनए 99.9% से अधिक फोटोन को हानिरहित गर्मी में बदल देता है ॥ (लेकिन शेष <0.1% से नुकसान अभी भी सनबर्न पैदा करने के लिए पर्याप्त है)। उत्तेजना ऊर्जा का हानिरहित गर्मी में रूपांतरण आंतरिक रूपांतरण (रसायन विज्ञान) नामक फोटोकैमिकल प्रक्रिया के माध्यम से होता है। डीएनए में, यह आंतरिक रूपांतरण बेहद तेज है, और इसलिए कुशल है। यह अल्ट्राफास्ट (सबपिकोसेकंड) आंतरिक रूपांतरण एकल न्यूक्लियोटाइड्स द्वारा प्रदान किया जाने वाला एक शक्तिशाली photoprotect  है। हालांकि, G·C−DNA डुप्लेक्स और हेयरपिन में ग्राउंड-स्टेट रिकवरी बहुत धीमी (पिकोसेकंड) है। रेफरी>यूवी उत्तेजना के बाद ग्राउंड-स्टेट रिकवरी मोनोन्यूक्लियोटाइड्स की तुलना में जी·सी−डीएनए डुप्लेक्स और हेयरपिन में बहुत धीमी है: कार्लोस ई. क्रेस्पो-हर्नंडेज़†, किम्बर्ली डे ला हार्पे और बर्न कोहलर। http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/ja802183s यह माना जाता है कि केंद्रक की स्थितियों में डबल-स्ट्रैंडेड डीएनए के लिए यह और भी धीमा है।

डीएनए का अवशोषण स्पेक्ट्रम यूवीबी विकिरण के लिए मजबूत अवशोषण और यूवीए विकिरण के लिए बहुत कम अवशोषण दर्शाता है। चूंकि सनबर्न का एक्शन स्पेक्ट्रम डीएनए के अवशोषण स्पेक्ट्रम से अप्रभेद्य है, यह आम तौर पर स्वीकार किया जाता है कि प्रत्यक्ष डीएनए क्षति सनबर्न का कारण है।

जबकि मानव शरीर एक दर्दनाक चेतावनी संकेत के साथ सीधे डीएनए क्षति पर प्रतिक्रिया करता है, अप्रत्यक्ष डीएनए क्षति से ऐसा कोई चेतावनी संकेत उत्पन्न नहीं होता है।

उत्परिवर्तन
प्रोकैरियोट्स (एसओएस प्रतिक्रिया) और यूकेरियोट्स दोनों में ट्रांसलेसियन पोलीमरेज़ अक्सर पाइरीमिडीन डिमर में उत्परिवर्तन का परिचय देते हैं। यद्यपि थाइमिन-थाइमिन सीपीडी (थाइमिन डिमर्स) यूवी प्रकाश के कारण होने वाले सबसे अधिक बार होने वाले घाव हैं, ट्रांसलेसियन पोलीमरेज़ अस की शुरूआत के पक्षपाती हैं, ताकि टीटी डिमर्स को अक्सर सही ढंग से दोहराया जा सके। दूसरी ओर, CPD में शामिल किसी भी C को डीमिनेटेड होने का खतरा है, जो C से T संक्रमण को प्रेरित करता है।

डीएनए की मरम्मत
पाइरीमिडीन डिमर्स न्यूक्लिक एसिड संरचना में स्थानीय रूपात्मक परिवर्तन पेश करते हैं, जो मरम्मत एंजाइमों द्वारा घाव की पहचान करने की अनुमति देते हैं। अधिकांश जीवों में (मनुष्यों जैसे अपरा को छोड़कर) उन्हें फोटोरिएक्टिवेशन द्वारा ठीक किया जा सकता है। Photoreactiveation एक मरम्मत प्रक्रिया है जिसमें photolyase एंजाइम सीधे प्रकाश रासायनिक प्रतिक्रियाओं के माध्यम से CPDs को उल्टा कर देते हैं। डीएनए स्ट्रैंड पर घावों को इन एंजाइमों द्वारा पहचाना जाता है, इसके बाद प्रकाश तरंग दैर्ध्य का अवशोषण >300 एनएम (यानी फ्लोरोसेंट और सूरज की रोशनी)। यह अवशोषण फोटोकैमिकल प्रतिक्रियाओं को होने में सक्षम बनाता है, जिसके परिणामस्वरूप पिरिमिडीन डिमर का उन्मूलन होता है, इसे अपनी मूल स्थिति में लौटाता है। यूवी खुराक जो जंगली प्रकार के खमीर कोशिकाओं की आबादी को 37% जीवित रहने तक कम कर देता है, यूवी खुराक के बराबर (हिट का पॉइसन वितरण मानते हुए) है जो जनसंख्या के प्रत्येक कोशिका के लिए औसत घातक हिट का कारण बनता है। इस खुराक पर प्रति ploidy जीनोम प्रेरित पिरिमिडीन डिमर्स की संख्या 27,000 के रूप में मापी गई थी। एक म्यूटेंट यीस्ट स्ट्रेन तीन रास्तों में दोषपूर्ण है जिसके द्वारा पाइरीमिडीन डिमर्स को खमीर में डीएनए की मरम्मत के लिए जाना जाता था, यूवी संवेदनशीलता के लिए भी परीक्षण किया गया था। इस मामले में यह पाया गया कि केवल एक या, अधिक से अधिक, प्रति अगुणित जीनोम में दो अप्रतिबंधित पाइरीमिडीन डिमर कोशिका के लिए घातक हैं।  इन निष्कर्षों से संकेत मिलता है कि जंगली प्रकार के खमीर में थाइमिन डिमर्स की मरम्मत अत्यधिक कुशल है।

न्यूक्लियोटाइड एक्सिशन रिपेयर, जिसे कभी-कभी डार्क रिएक्टिवेशन कहा जाता है, घावों की मरम्मत के लिए अधिक सामान्य तंत्र है। यह प्रक्रिया सीपीडी को हटाती है और अणु में आसपास के क्षेत्र को बदलने के लिए नए डीएनए को संश्लेषित करती है। ज़ेरोडर्मा पिगमेंटोसम मनुष्यों में एक आनुवंशिक बीमारी है जिसमें न्यूक्लियोटाइड छांटने की मरम्मत प्रक्रिया की कमी होती है, जिसके परिणामस्वरूप यूवी प्रकाश के संपर्क में आने पर त्वचा का रंग उड़ जाता है और कई ट्यूमर हो जाते हैं। मनुष्यों में अप्रतिबंधित पाइरीमिडीन डिमर मेलेनोमा का कारण बन सकते हैं।

कुछ जीवों के पास मरम्मत करने के अन्य तरीके हैं:
 * बीजाणु बनाने वाले जीवाणुओं में बीजाणु फोटोप्रोडक्ट लाईसे पाया जाता है। यह थाइमिन डिमर्स को उनकी मूल स्थिति में लौटाता है।
 * डीऑक्सीराइबोडिपाइरीमिडीन एंडोन्यूक्लिओसिडेज़ बैक्टीरियोफेज टी4 में पाया जाता है। यह पिरीमिडीन डिमर्स के लिए विशिष्ट एक आधार छांटना मरम्मत एंजाइम है। यह तब एपी साइट को खोलने में सक्षम है।

सनस्क्रीन और मेलेनोमा
हैन्सन के एक अध्ययन में सनस्क्रीन का सुझाव दिया गया है जो त्वचा में प्रवेश करता है और इस तरह मुक्त कण और ऑक्सीडेटिव तनाव की मात्रा को बढ़ाता है।

मेलेनोमा के गठन में योगदान देता है, लेकिन यह विचार अन्य शोधकर्ताओं द्वारा मान्य नहीं किया गया है।

सामयिक सनस्क्रीन का प्रभाव और अवशोषित सनस्क्रीन का प्रभाव
सनस्क्रीन द्वारा प्रत्यक्ष डीएनए क्षति को कम किया जाता है। यह सनबर्न से बचाता है। जब सनस्क्रीन त्वचा की सतह पर होती है, तो यह यूवी किरणों को फ़िल्टर करती है, जिससे तीव्रता कम हो जाती है। यहां तक ​​कि जब सनस्क्रीन के अणु त्वचा में प्रवेश कर जाते हैं, तब भी वे सीधे डीएनए क्षति से बचाते हैं, क्योंकि यूवी प्रकाश सनस्क्रीन द्वारा अवशोषित होता है, डीएनए द्वारा नहीं।

यह भी देखें

 * डीएनए की मरम्मत