No description available.

No / Epidermal DNA damage, especially to the basal layer, is an established cause of keratinocyte cancers (KCs). Large differences in KC incidence (20- to 60-fold) between white and black populations are largely attributable to epidermal melanin photoprotection in the latter. The cyclobutane pyrimidine dimer (CPD) is the most mutagenic DNA photolesion; however, most studies suggest that melanin photoprotection against CPD is modest and cannot explain the considerable skin color-based differences in KC incidence. Along with melanin quantity, solar-simulated radiation-induced CPD assessed immediately postexposure in the overall epidermis and within 3 epidermal zones was compared in black West Africans and fair Europeans. Melanin in black skin protected against CPD by 8.0-fold in the overall epidermis and by 59.0-, 16.5-, and 5.0-fold in the basal, middle, and upper epidermis, respectively. Protection was related to the distribution of melanin, which was most concentrated in the basal layer of black skin. These results may explain, at least in part, the considerable skin color differences in KC incidence. These data suggest that a DNA protection factor of at least 60 is necessary in sunscreens to reduce white skin KC incidence to a level that is comparable with that of black skin.

No description available.

[EN] Bile acids are a family of amphiphilic steroids that play a pivotal role in physiological functions such as elimination of cholesterol or solubilization of lipids. Chemically, they share a steroidal skeleton with an unusual cis fusion between rings A and B, a short lateral chain ending in a carboxylic acid moiety and different number of hydroxyl groups on the alpha-face. Hence, bile acids offer a versatile architecture that can be used to investigate photophysical processes of interest such as hydrogen atom transfer, through-bond energy trasfer, through-bond exciplex formation and DNA photodamage-related reactions. First, unmodified bile acids have been used to evaluate hydrogen atom trasfer to benzophenone-like triplet carbonyls. Dehydrogenation of bile acids at positions C-3 and/or C-7 by a radical-mediated mechanism from the excited state of benzophenone has been demonstrated. Moreover, synthesized lithocholic acid derivatives including benzophenone or carbazole as donors and a naphthalene, biphenyl or thymine as acceptors have been employed to investigate through-bond energy transfer and exciplex formation processes. Thus, energy transfer from benzophenone to naphthalene or biphenyl and extended through-bond exciplex formation in benzophenone/naphthalene and benzophenone/biphenyl linked systems has been demostrated by laser flash photolysis. Finally, bile acid derivatives incorporating one benzophenone and two thymine units with different degrees of freedom have been prepared to investigate the photochemical formation of oxetanes or thymine dimers. Photosensitized formation of cyclobutane pyrimidine dimers through the generation of a delocalized triplet excited state has been demonstrated in intermolecular systems, while oxetane formation is observed when the degrees of freedom are reduced. / [ES] Los ácidos biliares son una familia de esteroides anfifílicos que juegan un papel clave en diferentes funciones fisiológicas tales como la eliminación del colesterol o la solubilización de lípidos. Su estructura química está constituida por un esqueleto esteroideo con una fusión cis poco común entre los anillos A y B, una cadena lateral corta que termina con una función ácida y un número variable de grupos hidroxilo en la cara alfa. Por tanto, los ácidos biliares ofrecen una estructura versátil que puede ser utilizada para investigar procesos fotofísicos de interés como abstracción de hidrógeno, transferencia de energía y formación de exciplejos a larga distancia o reacciones relacionadas con el daño fotoinducido al ADN. En esta Tesis, en primer lugar, los ácidos biliares naturales se han utilizado para evaluar la abstracción de hidrógeno a carbonilos triplete en compuestos derivados de la benzofenona, demostrándose la deshidrogenación de los ácidos biliares en las posiciones C-3 y/o C-7 por un mecanismo radicalario desde el mencionado triplete de la benzofenona. En segundo lugar, se han preparado derivados de ácido litocólico que incluyen los dadores benzofenona o carbazol y los aceptores naftaleno, bifenilo o timina, que a continuación se han utilizado para investigar los procesos de transferencia de energía y formación de exciplejo intramolecular a larga distancia. De hecho, en los sistemas benzofenona/naftaleno y benzofenona/bifenilo, se demostró por fotólisis de destello láser la transferencia de energía desde benzofenona a naftaleno o bifenilo y la formación de exciplejo a larga distancia. Por último, se han preparado derivados de ácidos bliares que incorporan una unidad de benzofenona y dos de timina en diferentes posiciones del esqueleto para investigar la influencia de los diferentes grados de libertad en la formación fotosensibilizada de oxetanos o dímeros de timina. Gracias a ellos, se ha demostrado la formación fotosensibilizada de dímeros ciclobutánicos pirimidínicos a través de la generación de estados excitados triplete deslocalizados en sistemas en los que la benzofenona es intermolecular, mientras que se observa formación de oxetanos cuando los grados de libertad se ven reducidos. / [CAT] Els àcids biliars són una família d'esteroides anfifílics que juguen un paper clau en funcions fisiològiques com l'eliminació del colesterol o la solubilització de lípids. La seua estructura química està constituïda per un esquelet esteroïdal amb una fusió cis entre els anells A i B poc comuna, una cadena lateral curta que acaba amb una funció àcida i un nombre diferent de grups hidroxil en la cara alfa. D'aquesta manera, els àcids biliars ofereixen una estructura versàtil que pot ser utilitzada per investigar processos fotofísics d'interès com abstracció d'hidrogen, transferència d'energia i formació de exciplexes a llarga distància o reaccions relacionades amb el dany a l'ADN induït per llum. En primer lloc, els àcids biliars naturals s'han utilitzat per avaluar la abstracció d'hidrogen a carbonils triplets derivats de la benzofenona, demostrant-se la deshidrogenació dels àcids biliars en les posicions C-3 i/o C-7 per un mecanisme radicalari des de l'estat excitat de la benzofenona. A més, derivats d'àcid litocòlic que inclouen els donadors benzofenona o carbazol i els acceptors naftalé, bifenil o timina s'han utilitzat per investigar els processos de transferència d'energia i formació de exciplexe a llarga distància. En els sistemes benzofenona /naftalé i benzofenona/bifenil la fotòlisis làser va demostrar la transferència d'energia des de benzofenona a naftalé o bifenil i la formació d'exciplexe a llarga distància. Finalment, per tal d'investigar la formació fotosensibilitzada d'oxetans o dímers de timina, s'han preparat derivats d'àcids bliars que incorporen una unitat de benzofenona i dues de timina amb diferents graus de llibertat. La formació fotosensibilitzada de dímers ciclobutànics pirimidínics mitjançant la generació d'estats excitats triplet deslocalitzats ha estat demostrada en sistemes intermoleculars, mentre que la formació d'oxetans s'observa quan els graus de llibertat es veuen reduïts. / Miró Richart, P. (2016). Hydrogen-Abstraction, Energy Transfer and Exciplex Formation in Photoactive Systems Based on Bile Acids [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/64084 / TESIS

Résumé : L’exposition aux rayons ultraviolets (UV) du soleil est le principal facteur menant au développement du cancer cutané. Les dimères cyclobutyliques de pyrimidines (DCP) résultant d’une exposition aux UV sont considérés comme les principaux dommages à l’ADN impliqués dans la cancérogenèse cutanée. La fréquence des DCP et leur distribution entre les quatre types de sites dipyrimidiniques ont souvent été étudiés in vitro ou en utilisant des UVC alors que nous ne sommes pas exposés à ce type d’UV. L’utilisation d’écrans solaires permet de prévenir la formation des DCP. Grâce à sa capacité à absorber les UVB, l’acide sulfonique 2-phénylbenzymidazole-5 (PBSA) est utilisé dans des écrans solaires mais des études in vitro ont montré qu’il peut oxyder les guanines lors d’une irradiation aux UVB. Face à ces problèmes, nous avons choisi d’étudier l’effet du PBSA, la fréquence et la distribution des DCP, de même que l’influence de la séquence nucléotidique sur la formation des DCP, dans des conditions plus représentatives de la réalité. Nous avons irradié des fibroblastes humains normaux (in cellulo) et de l’ADN purifié (in vitro) aux UVB et aux UVC. Nous avons comparé la formation des DCP in cellulo et in vitro. Suite à une exposition aux UVB, nous avons trouvé que la distribution des DCP in cellulo est similaire à la distribution des DCP in vitro. Nous avons ensuite comparé l’effet du type d’UV sur la formation des DCP et nous avons trouvé que les TT sont plus souvent endommagés après une irradiation aux UVC alors que les sites potentiellement mutés (contenant des cytosines) sont plus souvent endommagés après une exposition aux UVB, in cellulo. Concernant l’effet de la séquence d’ADN sur la formation des DCP, nous avons trouvé que certains sites dipyrimidiniques sont beaucoup plus fréquemment endommagés que les autres et que la position d’un site dipyrimidinique dans une série de pyrimidines adjacentes est un facteur influençant la formation des DCP. Nous avons étudié l’effet du PBSA in cellulo et in vitro suite à une irradiation aux UVA et aux UVB. Nous avons montré que le PBSA protège efficacement contre la formation de DCP, lors d’une irradiation UVB mais qu’il photosensibilise la formation de guanines oxydées lors d’une irradiation aux UVA et aux UVB. Le PBSA peut donc agir comme une épée à double tranchant et ceci questionne son utilisation dans les écrans solaires. Les travaux réalisés dans le cadre de cette thèse améliorent notre compréhension de la cancérogenèse cutanée, montrent l’importance du choix de modèles d’étude pertinents, de même que l’importance d’utiliser une protection solaire efficace contre tous les types de dommages causés par les UV. / Abstract : Exposure to the UV component of sunlight is the principal factor leading to skin cancer development. Cyclobutane pyrimidine dimers (CPD) are considered as the most important DNA damage involved in skin carcinogenesis. CPD frequencies and their distribution between the four types of dipyrimidine sites are mostly investigated in vitro or using UVC, even if we are not exposed to these wavelengths. On the other hand, sunscreens are used to protect against CPD formation. The 2-phenylbenzimidazole-5-sulfonic acid (PBSA) is a sunscreen agent used because it absorbs UVB. However, previous studies have shown that PBSA oxidizes guanines in vitro, during UVB exposure. To address these issues, we chose to study the effect of PBSA, the DCP frequencies and their distribution frequency and distribution of CPD, as well as the influence of DNA sequence on CPD formation, in conditions more representative of reality. We irradiated normal human fibroblasts (in cellulo) and purified DNA (in vitro) with UVB and UVC. We compared the CPD distribution in cellulo and in vitro. Our results show that CPD distribution in cellulo is different to CPD distribution in vitro after UVB exposure. Then, we compared the impact of UV type on CPD formation and we found that TT are more frequently damaged after UVC exposure while potentially mutated dipyrimidine sites (dipyrimidine sites containing cytosine) are more frequently damaged after UVB exposure. Concerning the influence of DNA sequence on CPD formation, we observed that some dipyrimidine sites are extremely frequently damaged compared to others and that the position of a dipyrimidine site within a dipyrimidine run is an important factor influencing the frequency of CPD formation. We studied the effect of PBSA, in cellulo and in vitro, during UVA and UVB exposure. We found that PBSA provides good protection against CPD formation during UVB exposure, in cellulo. However, PBSA photosensitized the formation of oxidized guanines during UVA and UVB exposure. This indicates that PBSA can act as a double-edged sword and question its suitability in sunscreens. The works presented in this thesis provide important elements to understand the skin carcinogenesis process and demonstrate the importance to use an effective protection against UV-induced DNA damage.

[ES] Los estudios sobre los daños en el ADN se han incrementado en las últimas décadas con el fin de profundizar en su implicación en la aparición del cáncer. Entre el gran número de lesiones del ADN, los aductos de tipo eteno han sido objeto de interés debido a su presencia en los tejidos humanos crónicamente inflamados. Asimismo, su cuantificación es útil para su uso como potencial biomarcador del cáncer de colon, próstata, pulmón, etc. Además, estas lesiones presentan propiedades altamente mutagénicas e inducen transiciones de bases o transversiones en las células de mamíferos. Los aductos de tipo eteno se generan principalmente de forma endógena como resultado de la peroxidación lipídica. Este proceso bioquímico produce aldehídos reactivos como el malondialdehído, que pueden combinarse con las bases del ADN creando un anillo exocíclico.Este anillo exocíclico proporciona a la nucleobase un sistema extendido p-conjugado que puede conferirles propiedades ópticas diferentes a las de las bases canónicas, lo que puede suponer una amenaza para la fotoestabilidad del ADN. Las bases canónicas tienen la capacidad de disipar la mayor parte de la energía recibida a través de canales no radiativos eficientes que conducen de nuevo al estado fundamental. Por lo tanto, los estudios sobre las propiedades ópticas de estos aductos etenos son clave para establecer si estas lesiones pueden poner en peligro la relajación eficiente de los estados excitados de las bases y desencadenar una fotorreactividad indeseada del ADN. La primera parte de la tesis trata de evaluar la fotoactividad potencial de estas lesiones del ADN mediante un estudio espectroscópico. En el Capítulo 3 se combinan experimentos de upconversión de fluorescencia en la escala de femtosegundos y cálculos teóricos (en los niveles PCM-TD-DFT y CASPT2/CASSCF) para proporcionar una imagen completa de la relajación de los estados excitados del aducto mutagénico 3,N4-eteno-2'-desoxicitidina (edC). El Capítulo 4 aborda las propiedades fotofísicas de los aductos junto con su fotorreactividad en presencia de fotosensibilizadores comunes como la Rosa de Bengala (RB) y la 4-carboxibenzofenona (CBP), prestando especial atención a la interacción con el 1O2. En condiciones aeróbicas, se observa una interacción con 1O2 para los tres aductos estudiados. Curiosamente, se observan los mismos fotoproductos, las nucleobases originales, para la irradiación en condiciones anaeróbicas, abriendo la posibilidad de un mecanismo mixto de Tipo I y Tipo II cuando se utiliza Rosa de Bengala como fotosensibilizador, y de Tipo I para la 4-carboxibenzofenona. Finalmente, el último capítulo trata de unir todos los conocimientos adquiridos sobre la fotorreactividad de los e-aductos para elegir el mejor cromóforo tratando de optimizar el proceso de reparación observado en el Capítulo 4. Para ello se utilizan sistemas híbridos de nanopartículas metálicas de Ag como matriz de soporte para la Rosa de Bengala. Las NPs metálicas, como las Ag NPs, poseen una resonancia plasmónica superficial localizada (LSPR), este efecto amplifica una gran variedad de fenómenos ópticos que pueden mejorar las propiedades ópticas de la Rosa de Bengala. / [CA] Els estudis sobre els danys en l'ADN s'han incrementat en les últimes dècades amb la finalitat d'aprofundir en la seua implicació en l'aparició del càncer. Entre el gran nombre de lesions de l'ADN, els adductes de tipus eteno han sigut objecte d'interés degut a la seua presència en els teixits humans crònicament inflamats, la qual cosa fa que la seua quantificació siga útil com a potencials biomarcadors del càncer de còlon, pròstata, pulmó, etc. A més, aquestes lesions presenten propietats altament mutagèniques i indueixen transicions de bases o transversions en les cèl·lules dels mamífers. Els adductes de tipus eteno es formen principalment de manera endògena com a resultat de la peroxidació dels lípids. Aquest procés bioquímic produeix aldehids reactius com el malondialdehid, que poden combinar-se amb les bases de l'ADN creant un anell exocíclic. Aquest anell exocíclic proporciona a les nucleobases un sistema estés p-conjugat que pot conferir-les propietats òptiques diferents a les de les bases canòniques, i que poden suposar una amenaça per a la fotoestabilitat de l'ADN. Les bases canòniques tenen la capacitat de dissipar la major part de l'energia d'excitació a través de canals no radiatius eficients que condueixen de nou a l'estat bàsic. No obstant això, els estudis sobre les propietats òptiques d'aquests adductes de tipus eteno són fonamentals per a deixar clar si aquestes lesions poden posar en perill aquesta relaxació eficient i desencadenar una fotoreactivitat indesitjada de l'ADN. La primera part de la tesi tracta d'estimar el potencial fotoactiu d'aquestes lesions de l'ADN mitjançant un estudi espectroscòpic. En el Capítol 3 es combinen experiments de "upconversió" de fluorescència en una escala de femtosegons i càlculs teòrics (en els nivells PCM-TD-DFT i CASPT2/CASSCF) per a proporcionar una imatge completa de la relaxació dels estats excitats del adducte mutagènic 3,N4-eteno-2'-desoxicitidina (edC). El Capítol 4 aborda les propietats fotofísiques dels adductes restants juntament amb el seua fotoreactivitat en presència d'alguns fotosensibilitzadors comuns com la Rosa de Bengala (RB) i la 4-carboxibenzofenona (CBP), prestant especial atenció a la interacció amb el 1O2. S'observa la interacció amb 1O2 per als tres adductes estudiats. Curiosament, s'observa la mateixa formació de nucleobases per a la irradiació en condicions anaeròbiques, obrint la possibilitat d'un mecanisme mixt de Tipus I i Tipus II quan s'utilitza Rosa de Bengala com fotosensibilitzador i de Tipus I per a la 4-carboxibenzofenona. Finalment, l'últim capítol tracta d'unir tots els coneixements adquirits sobre la fotoreactivitat dels adductes de tipus eteno per a triar el millor cromòfor tractant d'optimitzar el procés de reparació observat en el Capítol 4. Per a això s'utilitzen sistemes híbrids de nanopartícules metàl·liques de Ag com a matriu de suport per a la Rosa de Bengala. Les NPs metàl·liques, com les de Ag, posseeixen ressonància plasmónica superficial localitzada (LSPR), aquest efecte amplifica una gran varietat de fenòmens òptics que poden millorar les propietats òptiques de la Rosa de Bengala. / [EN] Studies dealing with DNA damages have increased during the last decades in order to get more insight into their involvement in the appearance of cancer. Among the large number of DNA lesions, etheno adducts have been the matter of interest because of their presence in chronically inflamed human tissues, making their quantification useful as potential biomarkers for cancer of colon, prostate, lung, etc. Moreover, these lesions exhibit highly mutagenic properties and induce base transitions or transversion in mammal cells. Etheno adducts are mainly formed endogenously as a result of lipid peroxidation. This biochemical process produces reactive aldehydes such as malondialdehyde, which can combine with DNA bases creating the exocyclic ring. This exocyclic ring provides to the nucleobases an extended p- conjugated system that might confer them optical properties different from those of the canonical bases, and can pose a threat to the DNA photostability. Canonical bases have the ability to dissipate most of the excitation energy through efficient nonradiative channels leading back to the ground state. However, the studies about the optical properties of this etheno adducts are basics to make it clear whether these lesions can jeopardize this efficient relaxation and trigger undesired DNA photoreactivity. The first part of the thesis establishes the potential photoactivity of these DNA lesions through a spectroscopic study. Chapter 3 joints femtosecond fluorescence upconversion experiments and theoretical calculations (at the PCM-TD-DFT and CASPT2/CASSCF levels) to provide a comprehensive picture of the mutagenic etheno adduct 3,N4-etheno-2'-deoxycytidine (edC) excited states relaxation. Chapter 4 addresses the photophysical properties of the adducts together with its photoreactivity in the presence of some common photosensitizers as Rose Bengal and 4-carboxybenzophenone, paying a special attention to interaction with 1O2. Interaction with 1O2 is observed for the three studied e-adducts. Interestingly, the same nucleobase formation is detected for irradiation under anaerobic conditions, opening the possibility of a mixed Type I and Type II mechanism when Rose Bengal is used as photosensitizer, and Type I for 4-carboxybenzophenone. Finally, the last chapter takes advantage of all the gained knowledge about the photoreactivity of e-adducts to choose the best chromophore and optimize the repair process observed in Chapter 4. To achieve this, hybrid systems of Ag metal nanoparticles are used as a support matrix for the Rose Bengal. Metal NPs, such as Ag NP, possess localized surface plasmon resonance (LSPR). This effect amplifies a wide variety of optical phenomena that can enhance the Rose Bengal optical properties. / Lizondo Aranda, P. (2022). Photoreactivity of DNA Etheno Adducts: Spectroscopic and Mechanistic Study [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/189688