Molecola del Mese
di David S. Goodsell
Trad. di Mauro Tonellato

Dimeri di Timina
Indice 2007

PianetaChimica

Dimeri di Timina
L'estate è arrivata e noi tutti passeremo molto tempo all'aria aperta per goderci il sole estivo. Bisogna ricordarsi però di usare sempre una crema solare protettiva perchè un'eccessiva esposizione alla luce del sole può danneggiare le nostre cellule.
Piccole dosi di luce solare sono necessarie per produrre la vitamina D, ma dosi maggiori possono danneggiare il DNA. I raggi ultravioletti sono i maggiori responsabili di questi danni.
La componente più energetica e pericolosa della luce ultravioletta, gli UV-C, non giunge fino a terra, ma viene fermata nella parte intermedia dell'atmosfera chiamata mesosfera (a circa 60 Km di altezza), dove provoca una reazione chimica nell'ossigeno molecolare O2 che viene spezzato in due atomi di ossigeno.

Anche la componente di media energia dei raggi ultravioletti, gli UV-B, è pericolosa e viene fermata nella stratosfera (a circa 30 Km di altezza) dove provoca una reazione chimica nell'ozono O3 che viene spezzato in ossigeno molecolare O2 e un atomo di ossigeno.

I raggi ultravioletti che giungono fino al suolo sono (o dovrebbero essere) solo quelli di più bassa energia, gli UV-A, che passano indenni attraverso l'atmosfera, e sono responsabili dell'abbronzatura della pelle. Gli UV-A, però, non sono del tutto innocui, infatti hanno ancora abbastanza energia da causare mutazioni chimiche nel DNA delle cellule della pelle.

Dimeri pericolosi
La luce ultravioletta viene assorbita da un doppio legame carbonio-carbonio C=C nella timina e nella citosina, due basi azotate del DNA. L'energia luminosa ultravioletta viene assorbita dal doppio legame che si rompe e può reagire con la base azotata vicina. Se questa è un'altra timina o citosina si può formare un legame covalente tra le due basi. La reazione più comune è mostrata qui a destra: due basi azotate di timina (mostrate in magenta) hanno formato un dimero di timina nel quale si sono formati due nuovi legami covalenti che tengono saldamente unite le due timine.
L'immagine superiore è stata ottenuta dal file PDB 1n4e, mentre l'immagine ravvicinata in basso viene dal file PDB 1ttd.
Questa reazione non rappresenta un evento raro: ogni secondo, quando prendiamo il sole, si formano da 50 a 100 di questi dimeri in ogni cellula della pelle esposta alla luce solare.

Problemi con le Polimerasi
Questi dimeri sono pericolosi e formano una rigida piega nel DNA che causa dei problemi quando la cellula deve duplicare il DNA. L'enzima DNA Polimerasi (molecola del mese 3-2000) legge con difficoltà il dimero perchè questo non si adatta in modo flessibile alla forma del suo sito attivo. I dimeri TT, timina-timina, come quello mostrato qui non costituiscono però il problema più grave perchè, anche se con qualche difficoltà, vengono appaiati correttamente con due adenine durante la duplicazione del DNA. I dimeri CC, citosina-citosina, invece non vengono tradotti così bene. La DNA Polimerasi spesso li appaia con due adenine invece che con due guanine, provocando così una mutazione genetica definitiva. Se questa si verifica in un tratto del DNA dove risiede un gene importante che controlla la crescita delle cellule, come per esempio il gene per la Src Tirosina Chinasi (molecola del mese 7-2003) o per il Soppressore di Tumore p53 (molecola del mese 7-2002), la mutazione può portare al cancro.
 


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