Sebuah teknik baru untuk menilai radiasi menyebabkan kerusakan DNA untuk menunjukkan bahwa pengaturan tata ruang dari situs yang rusak, atau lesi, yang lebih penting daripada jumlah lesi dalam menentukan tingkat keparahan dari kerusakan.
Teknik, dikembangkan oleh para ilmuwan di Departemen Energi AS (DOE) 's Brookhaven National Laboratory, membantu mengungkapkan mengapa energi tinggi partikel bermuatan seperti ion berat di luar angkasa lebih berpotensi berbahaya daripada energi yang lebih rendah bentuk radiasi seperti x-ray dan sinar gamma. Penelitian ini dapat membantu menjelaskan risiko yang dihadapi oleh astronot terbang masa depan jangka panjang misi ke bulan atau Mars. Ini akan diterbitkan dalam edisi 2008 tanggal 19 Maret dari jurnal Nukleat Asam Penelitian.
Teknik ini menggunakan warna neon yang berbeda "tag", bukan yang radioaktif untuk memantau perbaikan kerusakan DNA, molekul instruksi genetik kehidupan. Karena tag fluorescent mengurangi jumlah limbah berbahaya terkait dengan penelitian (dan biaya) para ilmuwan Brookhaven, Betsy Sutherland dan Brigitte Paap, sekarang di Arizona State University, telah diakui oleh Kantor DOE Sains untuk mereka "Terbaik di Kelas" pencegahan polusi inovasi.
Betsy Sutherland
"Memahami efek pada manusia dari paparan radiasi - baik dalam lingkungan alam, di luar angkasa, di tempat kerja, atau karena terapi radiasi - membutuhkan wawasan tentang induksi dan perbaikan kerusakan DNA," kata Sutherland, seorang ahli dalam studi tentang radiasi ruang. "Ini sangat bermanfaat untuk datang dengan teknik baru yang membantu kita memahami proses ini, sementara pada saat yang sama mengurangi limbah yang berhubungan dengan teknik tradisional."
Radiasi dapat merusak DNA "double helix" - dua-beruntai, memutar molekul - dalam berbagai cara: 1) oleh mengetuk dari satu atau lebih dari DNA "basa" dikenal dengan huruf A, T, G, dan C , yang membentuk ikatan antara dua untai heliks ganda; 2) dengan mengoksidasi basis-basis ini, atau 3) dengan memecah melalui satu atau kedua untai. Semua dapat mengakibatkan kegagalan molekul untuk melakukan tugas utama - menceritakan sel yang protein untuk membuat. Yang dapat menyebabkan out-of-kontrol pertumbuhan sel (kanker) atau kematian. Sel seringkali dapat memperbaiki DNA yang rusak radiasi, menggunakan enzim khusus untuk cukai dan menambal segmen rusak. Tapi kerusakan dari radiasi partikel pengion tampaknya lebih sulit untuk memperbaiki dari yang disebabkan oleh energi yang lebih rendah bentuk radiasi seperti x-ray dan sinar gamma. Para ilmuwan telah lama hipotesis bahwa alasan untuk perbedaan ini adalah bahwa energi tinggi partikel pengion menyebabkan kerusakan yang lebih kompleks yang mengandung banyak lesi berdekatan pada DNA, yang mengarah untuk memperbaiki lambat dan kurang-akurat. Teknik yang dikembangkan oleh Sutherland dan Paap memungkinkan mereka untuk menguji hipotesis ini.
Tim Sutherland menemukan bahwa lesi DNA berkerumun yang terjadi "hulu" dari lesi referensi pada untai DNA yang berlawanan (penanda biru) yang diperbaiki dengan baik (ditandai dengan hijau), sedangkan lesi yang terjadi "hilir" atau pada kedua sisi lesi referensi diperbaiki buruk (merah). X-ray cenderung menghasilkan jumlah yang sama lesi dan hilir, sehingga sekitar setengah lesi dapat segera diperbaiki. Energi tinggi partikel bermuatan, di sisi lain, menghasilkan jauh lebih kompleks dua sisi kelompok lesi, membuat mereka sulit untuk memperbaiki.
Menggunakan teknik standar biologi molekuler, para ilmuwan menciptakan DNA sintetis dengan lesi dikenal di berbagai pengaturan spasial dengan tag neon merah melekat pada salah satu ujung untai dan tag neon hijau di ujung lainnya. Mereka kemudian menerapkan enzim perbaikan DNA, yang klip DNA di lokasi yang rusak. Para ilmuwan kemudian digunakan elektroforesis gel untuk memisahkan fragmen menurut panjangnya. Dengan melihat band merah dan hijau-tag, dan menentukan panjang mereka, para ilmuwan dapat mengukur seberapa baik enzim perbaikan diakui dan memperbaiki kerusakan DNA.