Ультрафиолетовым мутагенезом называется мутагенез, вызываемый облучением молекулы ДНК ультрафиолетовым светом^[1].

После облучения ультрафиолетовым светом в молекуле ДНК образуются фотопродукты. В большинстве случаев — это циклобутановые пиримидиновые димеры, или (6-4)-аддукты^[1][2]. Фотодимеры обычно удаляются при репарации ДНК^[2][3][4]. Если не все фотодимеры удалены, то возможен синтез ДНК и на матрице, содержащей фотодимеры в результате склонной к ошибкам или SOS-репликации. Обычно мутации возникают напротив димеров при склонной к ошибкам или SOS-репликации, репарации или транскрипции^[2][5][6][7]. Такой мутагенез называется мишенным^{[7][8][9][10]} (от слова «мишень»). Иногда мутации образуются на, так называемых, неповрежденных участках ДНК, часто в небольшой окрестности от димеров — это немишенный мутагенез^[7].

Как циклобутановые пиримидиновые димеры, так и (6-4)-аддукты вызывают все виды мутаций: замены оснований (транзиции и трансверсии) и сдвига рамки чтения (делеции и инсерции). Встречаются также сложные мутации. Это такие изменения ДНК, когда один её участок заменяется участком другой длины и другого нуклеотидного состава^[11]. Не все фотодимеры приводят к мутациям. Обычно только 5-12 % от общего числа фотодимеров приводит к мутациям^[12]. Такие повреждения молекулы ДНК, которые могут вызывать мутации, называются потенциально мутагенными повреждениями ДНК или потенциальными мутациями.^[13]

Мутации образуются вдоль ДНК неравномерно — большая их часть локализуется в так называемых горячих пятнах УФ-мутагенеза. Горячие пятна ультрафиолетового мутагенеза совпадают с фотодимерами, состоящими из цитозина и тимина. На некоторых участках ДНК мутации вообще не возникают — это холодные пятна УФ-мутагенеза.^[14] Мутации образуются не всегда сразу же после воздействия мутагена. Иногда они возникают после десятков циклов репликаций. Это явление носит название задерживающихся мутаций.^[15] При нестабильности генома, главной причине образования злокачественных опухолей, резко возрастает количество немишенных и задерживающихся мутаций.^[16]

В рамках общепринятой, полимеразной модели ультрафиолетового мутагенеза, считается, что к мишенным мутациям замены оснований приводят любые циклобутановые пиримидиновые димеры и 6-4 фотоаддукты. К немишенным мутациям замены оснований приводят любые основания ДНК^[17]. Мутации появляются в результате образования некомплементарных пар оснований ДНК вследствие спорадических ошибок ДНК-полимераз^[18][19][20].

В полимеразно-таутомерной модели ультрафиолетового мутагенеза считается, что к мишенным мутациям замены оснований приводят только те цис-син циклобутановые пиримидиновые димеры, одно или оба основания в которых находятся в определенных редких таутомерных формах. К немишенным мутациям замены оснований приводят основания ДНК в определенных редких таутомерных формах, если они при некоторых условиях будут стабильными. Мутации появляются в результате образования комплементарных пар оснований ДНК при синтезе молекулы ДНК, содержащей такие фотоповреждения с помощью модифицированных или специализированных ДНК-полимераз^[21].

Если циклобутановые пиримидиновые димеры содержат метилированный цитозин, то предполагается, что одной из причин образования мутаций замены основания является дезаминирование 5-метилцитозина,^[22] что может вызывать транзиции от цитозина к тимину.