BIOLOGISCHE EFFECTEN VAN IONISERENDE STRALING Harrie Kampinga, Straling & Stress Celbiologie Ioniserende straling: enkele begrippen Ioniserende straling= straling met voldoende quantum energie (50 eV) om bij passeren 1 electron uit atoom te verwijderen Stof kan radioactief zijn (straling uitzenden). Straling is niet radioactief Soorten ioniserende straling: uit radionucliden (stoffen die spontaan “vervallen”) of apparaten deeltjes met massa en/of lading (-deeltjes, -deeltjes, protonen, neutronen) of golven (X- en -rays)

ENERGIE GOLFLENGTE () STRALINGSTYPE (eV) meter kosmisch 1 MeV 106 1 pm 10-12 gamma rontgen 1 keV 103 1 nm 10-9 ultra-violet zichtbaar licht 1 eV 1 1 µm 10-6 infra-rood 1 meV 10-3 1 mm 10-3 microgolven radar ultra korte golf 1 µeV 10-6 1 m 1 televisie korte golf midden golf radio 1 neV 10-9 1 km 103 lange golf 1 peV 10-12 1 Mm 106 50 Hz lichtnet

X-rays 15 MeV electronen α-rays toenemende LET

Dia 1

Cellulaire targets voor stralingsschade Gedifferentieerde niet-delende cellen Delende cellen DNA DNA Non-DNA Membraan & Eiwit functie Foutieve celdeling Transcriptie Geen celverniewing Cel functie verlies Ongeremde celgroei kanker Functie verlies van weefsels

Bouwstenen van het DNA + 3’ 5’ 5’ 3’ fosfaat suikerfosfaat suiker nucleotide + base Bouwstenen van het DNA A T G C 3’ 5’ A T G C 5’ 3’

Organisatie van 1,5-2 meter lange DNA in kern met straal van 10µm (1014 cellen in mens, elk cel met 46 chromosomen, 30000 genen, 3x109 bp)

KERN CYTOPLASMA DNA transcriptie pre mRNA splicing mRNA kern export exonen intronen pre mRNA transcriptie mRNA splicing kern export ribosoom polypeptide translatie eiwit

DNA schade en transcriptie G C 3’ 5’ 5’ 3’ A T G C Deletie door straling az 1 az 1 az 2* az 3* az 2 az 3

G 1 M cell cycle G 2 S

DNA replicatie A T G C 5’ 3’ replicatie vork A T G C 3’ 5’ A T G C

types of DNA damage induced by physical and chemical agents A G G A base- pairing T C C T UV Replicative stress X-rays chemicals dimer or adduct interstrand crosslink intrastrand crosslink double-strand break single-strand break abasic site DNA-protein crosslink mismatch

consequences of (unrepaired) DNA damage damaged DNA consequences of (unrepaired) DNA damage no or faulty repair early effects interference with - transcription - replication - cell division cell death long-term effects mutations somatic cells germ cells cancer inherited diseases

UV irradiation causes damage to bases in DNA UV-induced DNA damage UV irradiation causes damage to bases in DNA A T G C dimer Repaired by Excision Repair

UV-induced DNA damage & Excision repair Excision Repair pathways are characterized by the following steps 1. DNA damage specific recognition (unwinding) 2. Incision 3. Excision 4. Repolymerization 5. Ligation

A T G C

A T G C 1. recognition

A T G C 1. recognition 2. incision A T G C

1. recognition 2. incision A T G C A C T G C A G T C A C A G T C C A C

A T G C 1. recognition 2. incision A T G C A C T G 3. excision A T G C