UVA和UVB区段紫外线照射对DNA影响的

UVA和UVB区段紫外线照射对DNA影响的 第11卷　第4期2000年1月 光　散　射　学　报 CHINESEJOURNALOFLIGHTSCATTERING Vol.11　No.4 　　 Jan.2000 文章编号:1004-5929(1999)04-0311-05 UVA和UVB区段紫外线照射对DNA影响的 拉曼光谱分析 柯惟中,余多慰,庄振武 1 1 2 (1.南京师范大学理化中心,江苏省光电技术重点实验室, 江苏省资源生物技术重点实验室,南京　210097; 2.江苏省人民医院,南京　210029) 摘　要:本文检测了鲱鱼精DNA水溶液和经UVA和UVB紫外线辐射后的拉曼光谱。研究结果 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 明,尽管该区段紫外辐射远比UVC照射对DNA影响小,但经过较长时间辐射仍会对鲱鱼精DNA造成损伤,首先受影响的是碱基嘧啶和脱氧核糖。关键词:拉曼光谱;鲱鱼精DNA;UVA和UVB紫外辐射中图法分类号:O657.37 文献标识码:A RamanSpectroscopicAnalysisofInfluenceon HerringSpermDNAwithUVA&UVSRadiation KEWei-zhong1,YUDuo-wei1,ZHUANGZheng-wu2 (1.PhysicsandChemistryCentrallab,NanjingNormalUniversity,JiangsuProvincial KeyLabforPhotoelectricTechnology,JiangsuProvincialKeyLabforResourcesBiologicalTechnology,NanjingNormalUniversity,Nanjin　210097;2.Jiangsu ProvinceHospital,Nanjing　210029) Abstract:RamanspectraofherringspermDNAinaqueoussolutionandafterUVA&UVBultravioletradiationby0.5h,1h,5hwerereported.TheRamanspectralbandsin-dicatedthattheinfluenceoftheDNAmoleculewithUVA&UVBultravioletradiationwaslessthantheinfluenceUVCultravioletradiation.ThedamageoftheDNAincreasedwithariseintime.Thedamagewasfirstobservedinpyrimidine-dimerbasesanddeoxyribose.Keywords:Ramanspectroscopy;herringspermDNA;UVA&UVBultravioletradiation 引　　言 阳光中的紫外辐射根据波长可分为三个区段:UVA(320～400nm),UVB(280～320nm)和UVC(200～280nm)。其中UVC由于臭氧层的强烈阻挡和大气、灰尘、水汽等的 收稿日期:1999-02-09;修改稿收到日期:1999-06-14 · 　　第4期UVA和UVB区段紫外线照射对DNA影响的拉曼光谱分析1999年 吸收,基本上不能到达地面,但UVA和UVB紫外辐射也会直接影响人体健康。近年来分子生物学研究的结果指出,DNA损伤与基因突变是紫外线致癌的重要机制[1]。一般认为人类皮肤癌主要与UVB暴露有关。研究显示大剂量UVA长期照射也可以引起皮肤肿瘤,并且UVA照射可能促进UVB诱发肿瘤的形成。现已发表的有关测试紫外线对DNA损伤的报道,常常是用紫外消毒汞灯进行实验,未能对紫外线进行分区段照射,故而实际上主要是波长253.7nm的紫外线(即UVC区段)的照射影响。本文则设法仅用UVA和UVB区段紫外照射鲱鱼精DNA,模拟更接近阳光中紫外区段照射的效果。在此基础上分别测试了鲱鱼精DNA水溶液及经UVA和UVB照射后的激光拉曼谱,并分析其样品的构象变化及微观特征。 材料 关于××同志的政审材料调查表环保先进个人材料国家普通话测试材料农民专业合作社注销四查四问剖析材料 与方法 鲱鱼精DNA为德国BoehringerMannheim公司产的白色固体纤维,溶于pH=7.0的双蒸水中,质量浓度为5%,配制后置于4℃冰箱60小时。 样品溶液放石英玻璃试管内测试拉曼光谱和被紫外灯照射。被紫外灯照射时,样品试管放置于黑色容器内,上面覆盖上海有色光学玻璃材料厂生产的ZWB2玻片,规格为50×50×2mm,其紫外线透过率见图1。样品处紫外线辐射照度用美国EG&G公司的460—1型数字功率计测得约为0.41W/m2。 全部的拉曼光谱测定在微机控制的法国JobinYvon公司的HRD—2型双单色仪上完成。美国Conherent公司的Innova70型氩离子激光器作为光源。由RCA310034型光电倍增管进行信号接收和光电转换。双单色仪狭缝宽500μm,扫描速度为1cm-1/s。每种样品的拉曼测试都重复5次以上。所有拉曼谱图都由计算机作信号累加平均并绘图输出,峰位误差小于±2cm-1。实验时温度为13±2℃。 结果与讨论 天然的鲱鱼精DNA水溶液和经UVA和UVB照射0.5h、1h和5h后的拉曼光谱分别如图2中(a)、(b)、(c)、(d)所示,其有关的拉曼特征频率和指认列于表1。A、G、C、T分别表明碱基腺嘌呤、鸟嘌呤、胞嘧啶和胸腺嘧啶的振动特征。在表中按照它们对谱线的贡献大小排列。 鲱鱼精DNA溶液被整个紫外区段照射与仅被UVA和UVB照射结果是不大一样的。因DNA的组成成分嘧啶碱基和嘌呤碱基皆有共轭双键,对波长260nm左右的紫外线有强烈的吸收能力,而全波段紫外线汞灯发射的主要是253.7nm紫外辐射,功率也较大,所以仅半小时的照射就使得DNA的许多碱基基团都造成损伤,引起碱基之间的氢键断裂现象。而长达1h的全波段紫外照射则对DNA溶液造成了全面损伤[4]。 [2,3] 第11卷　第4期2000年1月 光　散　射　学　报 CHINESEJOURNALOFLIGHTSCATTERING Vol.11　No.4 　　 Jan.2000 Table1　RamanspectraofherringspermDNAwithUVA&UVBradiation RamanShift(cm-1) UVAandUVB radiation 0.5h633 1h641 5h639 CTentativeassignment Inaqueoussolution12101235 665 6857307487858318609229421045109511461191 9219421037109211411178 109211461175927953 686730748786832 729752788833667 G,TGATT,C,O-P-Oγ(O-P-O)B-type Deoxyribose-phosphatedeoxyribosedeoxyriboseγ(C-O)γ(PO2-)Deoxyribose-phosphateT,C 125312951342137714201458149015151582162516431662 0.5h12111235125312951342137514201459149115161583162316421661RamanShift(cm-1) UVAandUVB radiation1h121012361252130413391374141614621489151815831623163516481661 1491151715841626163916501662 CT,C,γ(C=O) 5h1217123512531303134513741418 TAC,AAAT,A,GA,GDeoxyriboseG,AAG,ATentativeassignment Inaqueoussolution6416576666857337477848318609249421046109511491181 　　γ-stretchingvibration,A-adenine,G-guanine,C-cytosine,T-thymine 从本实验的图谱和参考文献[4]相比可知,仅用UVA和UVB区段紫外线照射对鲱鱼 精DNA溶液的影响比全波段紫外照射要小得多。从图谱上看,该鲱鱼精DNA主要以B-构型存在于溶液中,含有B-DNA的典型的拉曼信号谱带。在784、831、1095和1420cm的拉曼峰是B-DNA核酸骨架的特征信号谱 -1 1　UltraviolettransmissivityofZWB2glass带[5]。除784cm-1外,其他谱带在被UVA和　Fig. UVB照射后都仍旧基本出现在原位。如1095cm的强峰被指定为PO2的对称伸缩振动, 只有在DNA构型发生变化时,该谱线才变化。在本实验中,即使经过5h的UVA和UVB照射,该谱线仍出现在原处,仅强度略有下降,可见对其DNA的构型影响不大。另表征B型构象的831cm-1在每次照射后分别出现至831、832、833cm-1处,1420cm-1在每次照射后分别出现至1420、1416和1418cm处,也可见该DNA的主链及其磷酸骨架构型基本没 · -1 -1- 　　第4期UVA和UVB区段紫外线照射对DNA影响的拉曼光谱分析1999年 变。 UVA和UVB照射对鲱鱼精DNA中的脱氧核糖是有所损伤的。如属于脱氧核糖的924和942cm-1的谱线在照射0.5和1h时都仍在原位,照射5h后则分别位移到927和953cm-1。同属于脱氧核糖的1458cm-1谱线则在前两次照射后移至1459和1462cm-1,经5h照射后则消失了。同样,属于脱氧核糖磷酸的谱线1149cm,在每次照射后分别出现在1146、1141和1146cm-1,而860cm-1谱线,经0.5h照射仍在原 2　(a)Ramanspectrum处,经1h照射则强度大为减弱,经5h照射则与噪声相当基本　Fig. -1 消失了。这都说明UVA和UVB的照射对脱氧核糖的损伤还是比较严重的。 UVA和UVB照射对鲱鱼精DNA的4个碱基的影响是各不相同的。对主要表征鸟嘌呤G和腺嘌呤A的1582、1490、1420和1377cm谱线,经UVA和UVB照射后都仍出现在原位,偏移小于3cm-1。表征腺嘌呤A的1515、1342、1235和733cm谱带经UVA和UVB照射后也基本上出现在原位,说明鸟嘌呤和腺嘌呤在实验过程中受损伤程度是比较小的。表征胞嘧啶C的641cm谱线经紫外照射后偏移不大,仍出现在633、641和639cm-1处,但同属胞嘧啶C的1643cm-1谱线经0.5h的UVA和UVB照射仍在1642cm-1,经1h照射则分裂成1635和1648cm两个峰,经5h照射则更分裂成1639和1650cm-1两个峰。表征胸腺嘧啶T的几个特征谱线经紫外照射后位移都比较大,特别是经5h紫外照射后,如原在747cm的谱带移到了752cm -1 -1 -1 -1 -1-1 -1 -1 ofDNAinaque-oussolution(b)Ramanspectrum ofDNAinaque-oussolutionafter0.5hUVA&UVBradiation(c)Ramanspectrum ofDNAinaque-oussolutionafter1h UVA&UVBradiation(d)Ramanspectrum ofDNAinaque-oussolutionafter5h UVA&UVBradiation ,原在1181cm -1 谱带移到了 1175cm,原在1210cm的谱带移到了1217cm,偏移都比 较大。特别是784cm-1处的峰,应是表征磷酸二酯键O-P-O对称伸缩振动和胸腺嘧啶T和胞嘧啶C的特征谱线,并说明了DNA的B型构象。经UVA和UVB照射后它分别移到785、786和788cm-1处,我们已知该DNA的B型构型基本不变,而DNA中的T、C会受到损伤,该谱线之偏移正说明是因其中的碱基嘧啶的贡献在紫外线照射中受到损伤而B型构型基本不变的结果。紫外线照射对DNA的损伤可以包括DNA碱基损伤,糖基破坏,单、双链断裂,链间交连,DNA和蛋白质之间的交连。其中紫外照射诱发链间交连所形成的嘧啶碱基二聚体具有重要的生物意义,它包括胸腺嘧啶之间的交连(T-T),胞嘧啶之间的交连(C-C)以及胸腺嘧啶和胸嘧啶之间的交连(T-C),交连方式有环丁烷式和6',4'位的交连。在我们的实验中,涉及到碱基嘧啶的拉曼谱线先发生变化,似乎也 证明 住所证明下载场所使用证明下载诊断证明下载住所证明下载爱问住所证明下载爱问 了这一点。 综上所述,用激光拉曼光谱可以分析出UVA和UVB紫外照射对鲱鱼精DNA的影响,在一定的时间范围内DNA的构型尚未见有明显察觉的破坏,而脱氧核糖和碱基嘧啶可能是最先受损伤的。-1 第11卷　第4期2000年1月 光　散　射　学　报 CHINESEJOURNALOFLIGHTSCATTERING Vol.11　No.4 　　 Jan.2000 参考文献: [1]　ZieglerA,JonasonAS,LeffellDJ,etal.Nature,1994,372∶773.[2]　TaylorJS,Acc.Chen.Res,1994,27∶76. 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