Wat is de invloed van radioactiviteit op ons DNA en hoe herstelt het DNA zich na schade te hebben opgelopen?

Roxy, 18 jaar
22 november 2019

Wat komt hier allemaal bij kijken en hoe verloopt het nu precies?

Antwoord

Beste Roxy,

Radioactiviteit is een natuurlijk fenomeen waarbij onstabiele kernen van atomen een teveel aan energie uitzenden om een stabielere staat te bereiken. Dit doen ze door energie uit te sturen in de vorm van elektromagnetische golven (gammastraling) of deeltjes (alfa-, bèta-, of neutronenstraling). Het is deze ioniserende straling die door zijn hoge energie de mogelijkheid heeft om elektronen te verwijderen uit atomen waarmee het in aanraking komt. Op deze manier worden ionen gevormd, vandaar de naam ‘ioniserende straling’. Zowel gammastraling, als hoogenergetische deeltjes kunnen schade toebrengen aan het DNA.


Als ioniserende straling een interactie aangaat met DNA, kan dit beschadigd worden. De straling gaat (een deel van) zijn energie overdragen op de atomen in het DNA en deze ioniseren. Ionen zijn moleculen die zeer reactief zijn en daarom chemische reacties ondergaan die normaal niet (vaak) plaatsvinden. Hierdoor kunnen in het DNA breuken ontstaan, maar ook basepaarveranderingen, ook wel mutaties genoemd. Ons DNA wordt dagdagelijks beschadigd, bijvoorbeeld door omgevingsfactoren (bv. zonnebrand). Hierdoor hebben onze cellen doorheen de evolutie een heel efficiënt DNA herstelmechanisme ontwikkeld dat er voor zorgt dat meer dan 99% van alle DNA-schade nauwkeurig hersteld wordt. 


Vanaf het moment dat het DNA van een cel beschadigd wordt, wordt dit herstelmechanisme actief. Dit bestaat vooral uit gespecialiseerde eiwitten die schade aan het DNA kunnen detecteren. Deze eiwitten noemt men ook ‘DNA-schade sensoren’. Deze sensoren gaan dan allerlei andere ‘effector’-eiwitten activeren, waarvan het bekendste p53, een zogenaamd tumorsuppressor eiwit, is. Dit leidt tot een sneeuwbaleffect waarbij verschillende types effector-eiwitten, zoals p53, actief worden en bepalen wat er met de beschadigde cel zal gebeuren. Over het algemeen zijn er 3 uitkomsten mogelijk: 
1) de eiwitten leggen de celdeling stil en herstellen het DNA volledig (> 99% van de gevallen) waarna de cel zijn normale functie terug uitvoert,
2) de eiwitten leggen de celdeling stil, maar herstellen het DNA niet (of slechts gedeeltelijk) en de beschadigde cel blijft leven, wat kan bijdragen tot tumorvorming,
3) de eiwitten kunnen de schade niet herstellen en gaan de cel op een gecontroleerde manier laten afsterven, dit noemt men apoptose. 
Een sterk vereenvoudigde, schematische voorstelling van dit sneeuwbaleffect kan je vinden op: https://images.app.goo.gl/hcSATVJ3Z3Ld8S2C6, maar via Google kan je meerdere voorbeelden vinden als je zoekt op ‘DNA Damage Response’.
Op moleculair niveau is dit een zeer complex proces waarbij vele verschillende eiwitten deelnemen. Vele van deze eiwitten worden, zoals p53, tumorsuppressor eiwitten genoemd, omdat ze door DNA-schade te herstellen de vorming van tumoren voorkomen.
Elke beschadiging aan het DNA heeft meer dan 99% kans om correct hersteld te worden, maar omdat ioniserende straling meerdere beschadigingen kan aanbrengen, verklaard dit waarom overbodige blootstelling aan ioniserende straling het risico op tumorvorming vergroot. 
Daarom dienen we voorzichtig om te springen met radioactiviteit en dienen we ons te beschermen tegen ioniserende straling.

Niels Belmans
Wetenschappelijk medewerker

Reacties op dit antwoord

  • 09/12/2019 - Roxy (vraagsteller)

    Oke heel erg bedankt! Dit heeft al veel geholpen. Ik heb ook al eens gehoord dat er parp aan te pas komt bij die herstellingen van DNA schade. Helpt dit ook dan bij schade door de ioniserende straling? Zoja, wat doet dit dan precies?

  • 09/12/2019 - SCK•CEN (wetenschapper)

    PARP, ook wel Poly(ADP-ribose)-polymerases, zijn een enzyme (= functionele eiwitten)-familie die aangewend kan worden bij DNA-herstel. PARPs zijn specifiek actief bij base-excisie herstel (BER). BER is actief bij enkelvoudige DNA-breuken, de zogenaamde single-strand breaks. Dit zijn breuken waarbij 1 van de 2 DNA strengen verbroken worden. Dit kan een gevolg zijn van blootstelling aan ioniserende straling. Sommige eiwitten van de PARP-familie zijn ook actief bij nucleotide-excisie herstel (NER), zoals PARP1. Bij NER worden beschadigde DNA-basen uit het DNA geknipt en vervangen door nieuwe nucleotiden. Door de betrokkenheid van PARP bij DNA-herstel, worden momenteel PARP-inhibitoren onderzocht om als kankerbehandeling te gebruiken in combinatie met radiotherapie. De theorie is hier dat de ioniserende straling DNA-schade veroorzaakt en dat de PARP-inhibitie er voor zorgt dat de tumorcellen hun DNA niet kunnen herstellen, waardoor ze sneller afsterven.

Enkel de vraagsteller en de wetenschapper kunnen reageren op een antwoord.

Zoek andere vragen

© 2008-2020
Ik heb een vraag wordt gecoördineerd door het
Koninklijk Belgisch Instituut voor Natuurwetenschappen