Bases alteradas y rompimientos

Se dañan por exposición a especies reactivas de oxígeno (ROS, del inglés Radical Oxygen Species), luz ultravioleta (UV), radiaciones electromagnéticas como los rayos X y gammas, radiaciones corpusculares como las partículas beta (electrones) y las alfa (núcleos de helio), enzimas o agentes químicos. Las ROS se producen por el propio metabolismo, por la exposición a luz UV o por actividad enzimática, pero el sistema antioxidante en las células las protege comúnmente. La UV provoca dímeros de pirimidinas entre los carbonos 5-4 o fotoproductos 6-4 Imagen. Las radiaciones electromagnéticas actúan directamente depositando energía en el DNA, o indirectamente a través de radicales o iones.

Las bases pueden ser alteradas cuando se exponen a agentes alquilantes. Éstos se catalogan como alquilantes directos, cuando no requieren ser activados por el metabolismo xenobiótico para añadir grupos alquilo al DNA, y como indirectos a los que sí requieren ser activados por éste. Los agentes alquilantes monofuncionales (AAM) añaden un alquilo en los N1, N3, N7, y el N6 exocíclico de la adenina; en los N1, N3, N7, y los exocíclicos N2 y O6 de la guanina; en el N3, y exocíclicos O2 y N4 de la citosina, y en el N3, y exocíclicos O2 y O4 de la timina Imagen. Los alquilos son citotóxicos y mutagénicos, provocan en el DNA aductos, enlaces cruzados (cross links) entre dos moléculas DNA-DNA y DNA-proteínas, así como rompimientos que pueden generar mutaciones, aberraciones cromosómicas y otros daños. Los aductos en los oxígenos de las bases producen transiciones (de GC a AT; de AT a GC) o transversiones (de AT a TA). Los alquilos en N7-G y N3-A no producen desemparejamientos durante la replicación, pero el rompimiento del enlace gliucosídico espontáneo o enzimático provoca sitios abásicos (AP) y puede insertarse una base errónea.

Enzimas como las DNA desmetilasas o la presencia de agua eliminan el grupo amino (NH2) de la citosina, adenina y guanina, siendo lo más frecuente en la citosina. La desaminación de adenina (6-aminopurina) produce hipoxantina (6-oxopurina) la cual actúa como guanina en el momento de la replicación. La desaminación de la citosina (2-oxo-4-aminopirimidina) produce uracilo (2,4-dioxopirimidina) el cual funciona como timina Imagen.

Rompimientos sencillos (SSB, del inglés Single Strand Break)
Son cortes en una de las cadenas en el esqueleto d-ribosa y fosfato. Los provoca la radiación electromagnética, ROS y varios agentes químicos como los AAM y las nucleasas.Si noson reparados, al replicarse el DNA se producen rompimientos dobles.

Rompimientos dobles (DSB, del inglés Double Strand Break)
Son interrupciones a ambos lados de la doble hélice que son resultado de dos eventos extremadamente cercanos o uno sólo que llega a ser suficiente. La radiación ionizante produce radicales que en su mayoría inciden en dos sitios muy cercanos y rompen a la misma altura al esqueleto azúcar-fosfato del DNA. Las partículas alfa y neutrones son radiaciones corpusculares densas que provocan en el agua numerosas ionizaciones y radicales que generan los DSB.