如何利用光解酶修復紫外線傷害？專家揭開DNA修復的「光解酶（Photolyase）」皮膚抗氧成分大公開
光烈解酶（Photolyase）是一種能夠利用光能修復DNA損傷的酶，主要是修復紫外線（UV）造成的損傷。比如說，紫外線B（UVB）會讓DNA裡的（thymine）兩個分子黏在一起，變成所謂的「二聚體」，這樣會影響到DNA的正常運作，甚至可能導致突變或細胞死亡。光烈解酶的作用就是吸收光能，特別是可見光，幫助修復這些DNA的損傷。這種酶在一些細菌、植物和動物中都有，但是哺乳類（像人類）就沒有這種酶，所以我們的身體需要其他方式來處理這些紫外線帶來的傷害。簡單來說，光烈解酶就是一種能夠透過光來修復紫外線造成的DNA損傷的酶，這篇文章，謝醫師將一一為您分析。
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▼如何利用光烈解酶修復紫外線傷害？專家揭開DNA修復的「光烈解酶（Photolyase）」大公開
紫外線是什麼？認識三種紫外線UVA, UVB, UVC！
紫外線（UV）是波長介於100nm至400nm的光線，依波長可分為UVA、UVB和UVC。波長越長，穿透力越強，但能量較弱。UVC（100-280nm）幾乎被大氣層吸收，對人體影響不大，而能抵達地表的主要是UVB（280-315nm）和UVA（315-400nm）。
UVB影響表皮，容易導致曬傷和色素沉澱，UVA則能深入真皮，加速皮膚老化，甚至損害細胞DNA，與某些皮膚癌的發生有關。然而，長期曝曬會造成「日光性損傷」，因此了解UV對皮膚的影響，有助於預防和治療相關皮膚問題。
嘧啶二聚體是什麼？
嘧啶二聚體(pyrimidine dimer)是DNA或RNA在紫外線照射下產生的異常結構，常見於胞嘧啶和胸腺嘧啶。紫外線會影響DNA複製，若無法修復，可能導致突變。常見的紫外線二聚體包括環丁烷嘧啶二聚體和6-4光產物。這些結構會破壞DNA原本的形狀，讓聚合酶無法正常運作，導致DNA無法順利複製。
從這個結構圖，可以發現，紫外線輻射會直接損傷DNA，主要形成胸腺嘧啶-胸腺嘧啶環丁烷二聚體（CPD）。這種損傷使得兩個相鄰的胸腺嘧啶分子透過環丁烷環共價鍵相連，改變DNA的結構，影響DNA複製和轉錄。可以發現，是一種可以由光解酶（Photolyase）才能夠修復這種損傷，它可以識別並切斷異常的共價鍵，恢復DNA的正常結構。
紫外線波段會造成環丁烷嘧啶二聚體（CPD）這種DNA損傷，主要有兩種修復方式：
- 光裂合酶（Photolyase）：是一種專一性DNA修復酵素，主要功能為修復紫外線誘導形成的 環丁烷嘧啶二聚體（ CPD）需要吸收300-500 nm波長的可見光來激活，通過光化學反應直接切斷CPD的共價鍵，修復過程只需幾秒鐘到幾分鐘，屬於高效率的修復方式。
- 核苷酸切除修復（NER）：這是通用的修復方式，通過切除損傷區域並重新合成DNA來修復。如果NER功能缺陷（如著色性乾皮症患者），紫外線引起的CPD就會累積，增加黑色素瘤等皮膚癌的風險。
這項研究由墨西哥技術學院和麻省理工學院進行，隨著戶外活動增多，防止日曬傷害變得更重要，特別是在長時間曝曬下。光解酶能修復紫外線造成的DNA損傷，防止細胞死亡和突變，從而降低皮膚癌風險。它透過光致活作用修復環丁烷嘧啶二聚體（CPD）等損傷，幫助維持DNA的正常功能。這項研究也強調了光解酶在防曬和皮膚保護中的應用。
光解酶（Photolyase）因為有多重功能的蛋白質，主要作用是修復因暴露於太陽紫外線所造成的DNA損傷。光解酶存在於魚類、兩棲動物、鳥類和一些有袋動物中，但在高等植物和動物中，修復DNA的功能在進化過程中已經在進化過程中消失。
從這個分類樹狀圖來看，光解酶的進化關係被分為兩個主要類群：一個是微藻和植物的光解酶，另一個進化關係較為多樣。圖中用不同顏色區分各個生物類群，黑色代表動物、綠色代表植物，藍色則是微藻。
光解酶三步驟修復，受損DNA的過程
光解酶修復受損DNA的過程可以分為三個步驟：首先，光解酶會識別DNA上的損傷，識別損傷、光解酶，接著，它會與損傷的DNA結合；光解酶修復DNA損傷結合，最後，將修復好DNA的酶分離出來。這個過程稱為「DNA修復」。
日光性角化症（AK）是皮膚癌前的病變，它的主要原因是長期曝曬在紫外線下，危險因素有淺膚色、長時間曬太陽、免疫力差、接觸砷等。病因是因為長期的曝曬紫外線，而導致DNA損傷，造成基因變化的損傷所致。症狀通常是皮膚上出現粗糙、乾燥、紅色的斑點，常見於臉部或手背等經常曬到的地方。
這篇來自《美國皮膚病學會期刊》（JAAD）的文獻，探討「一款新型高防曬、含胜肽和光解酶的彩色防曬霜，重點強調光保護在護膚中的重要性」。這款防曬霜能改善皮膚狀況、提升光解酶活性，幫助預防DNA損傷，並減少紫外線和污染等外界傷害。
這篇文獻討論，防曬霜中的DNA修復酶及其對光老化的影響。研究發現，目前缺乏隨機對照試驗來證明DNA修復酶對光老化的療效，與傳統防曬霜相比，含有DNA修復酶的防曬霜更具有優勢。
研究顯示，參加的40名參與者，分別在四個治療組別中，光性角化症（AK）的數量明顯減少。治療組包括單獨使用防曬霜（SC）、防曬霜加抗氧化劑（SC+P）、單獨使用光敏劑（SC+/Aox）和防曬霜加光敏劑（SC+P/Aox）。
後來發現，使用防曬霜的組別，在減少上有顯著效果，而安慰劑組則沒看到明顯改善。 在為期8週的跟蹤中，使用防曬霜和防曬霜加抗氧化劑組的AK數量減少得更明顯。相比之下，安慰劑組改善不顯著。這說明，將防曬霜和其他活性成分結合使用對改善光性角化症有很好的效果。
研究發現，所有防曬組（一般防曬組和光解酶防曬組）測試後，日光性化症數量顯著減少。不過，與安慰劑組相比，使用局部抗氧化劑的組別在減少日光性角化症方面效果更為明顯。
這一篇文獻研究，從南極微藻中萃取的光解酶納米脂質體對UVB引起的皮膚損傷的修復效果。研究發現，UVB會損害DNA，而CPD納米脂質體能有效修復這些損傷，減輕皮膚病變。它經過表面修飾後，粒徑均勻，並通過抗氧化和抗炎作用提升皮膚保護效果。結果發現，這種納米脂質體對抗UVB損傷有很大幫助。
總結這一系列研究發現，從南極微藻中提取的環丁烷嘧啶二聚體CPD光解酶產品，再修復UVB損傷的效果良好，具有效保護皮膚免受UVB損傷、光老化的幫助。
