Oxidative DNA damage and repair in thyroid gland

*Justyna Janik, Barbara Czarnocka

Streszczenie
Reaktywne formy tlenu (ROS) powstają endogennie, w wyniku metabolizmu komórkowego, jak również dostają się do komórki ze środowiska zewnętrznego (źródła egzogenne). Nadtlenek wodoru (H₂O₂), tlen singletowy (¹O₂) czy rodnik hydroksylowy (^?OH) powstają w wielu procesach fizjologicznych, takich jak oddychanie w mitochondriach czy utlenianie w peroksysomach. W tarczycy H₂O₂ uczestniczy w syntezie hormonów. ROS powodują powstawanie modyfikacji DNA, wśród których 8-oxoG jest najbardziej mutagenną. Uszkodzenia DNA odgrywają istotną rolę w mutagenezie, kancerogenezie i rozwoju innych chorób u ludzi. Główną drogą naprawy utlenionych zasad, w tym 8-oxoG, jest naprawa przez wycinanie zasad (ang. Base Excision Repair – BER). Zaburzenia w naprawie DNA mogą być czynnikiem ryzyka rozwoju wielu chorób, w tym raka tarczycy. Badania nad molekularnymi mechanizmami odpowiedzialnymi za zaburzenia naprawy DNA obejmują polimorfizmy genów naprawy, regulację ich transkrypcji, modyfikacje potranslacyjne oraz inne czynniki. Dane literaturowe wskazują, że stres oksydacyjny, uszkodzenia DNA oraz zwiększona częstotliwość mutacji mogą być czynnikami przyczyniającymi się do rozwoju raka tarczycy. Ponadto, zmiany w systemach naprawy DNA, w tym występowanie polimorfizmów genów naprawczych (OGG1, APE1 i XRCC1) może również wiązać się z ryzykiem transformacji nowotworowej w tarczycy.

Summary
Reactive oxygen species (ROS) are formed as a consequence of cell metabolism but can also get into cells from external sources. Hydrogen peroxide (H₂O₂), singlet oxygen (¹O₂) and hydroxyl radical (^?OH) are produced in many physiological processes such as respiration in the mitochondria and oxidation in the peroxisomes. In thyroid H₂O₂ participate in hormone synthesis. ROS induce DNA damages that are implied in mutagenesis, tumorigenesis and other human diseases. Among these DNA lesions 8-oxoG is one of the most mutagenic. The main pathway to repair 8-oxoG and other oxidized bases is base excision repair (BER). The efficiency of BER when it comes to eliminating oxidative DNA lesions may be a risk factor for thyroid cancer and other diseases development. Molecular mechanisms responsible for impaired DNA repair have been widely studied and include polymorphisms of repair genes, their transcriptional activation/down-regulation, post-translational modifications and possibly other factors. The data presented here and literature reports demonstrate that increased oxidative stress, DNA damage and somatic mutation rates are contributing factors to the development of thyroid cancers. Moreover, alterations in DNA repair mechanisms, including polymorphisms of repair genes (OGG1, APE1 and XRCC1) may be linked to the risk of thyroid malignant transformation.

To jest tylko fragment artykułu. Aby przeczytać całość, przejdź do Czytelni medycznej.