alkilacija

alkilacija označava prijenos alkilne skupine iz jedne molekule u drugu. Alkilacija ima mutageni i kancerogeni učinak, jer alkilirajuća sredstva često napadaju i mijenjaju DNA i RNA. Takozvana alkilirajuća sredstva koriste se u medicini s jedne strane da inhibiraju rast stanica kao citostatici, a s druge strane izazivaju rak ili dovode do genetskog oštećenja potomstva.

Što je alkilacija?

Određene kemijske tvari razvijaju mutagene i kancerogene učinke zbog svoje sposobnosti izazivanja alkilacija. Tijekom alkilacije prenose se alkilne skupine. Metilacija je poseban slučaj alkilacije. Metilna skupina također pripada alkilenskoj skupini. Međutim, metilacije se uvijek odvijaju u tijelu u fiziološkim uvjetima, dok alkilne skupine s više od jednog atoma ugljika obično uzrokuju egzogene tvari.

Metilacija DNA odgovorna je za epigenetske promjene. Pored toga, u tijelu se odvijaju i mnoge druge reakcije metilacije. U tom se postupku metilne skupine prenose u specifične funkcionalne skupine poput hidroksilnih, amino ili sulfhidrilnih skupina.

Kada se prenose etilne, propilne ili čak alkilne skupine višeg lanca, genetski materijal je posebno oslabljen. Što se više alkilnih skupina veže za DNA, to se češće razbijaju niti. Nadalje, različiti nizovi također se mogu povezati jedni s drugima. Napokon, alkilacije višeg lanca uvijek dovode do promjena u molekuli nukleinske kiseline. Kao rezultat promjena nukleinske kiseline, između ostalog, inhibira se rast stanica.

Funkcija i zadatak

Zbog utjecaja alkilacije na inhibiciju rasta, moguće su primjene u borbi protiv raka. Iako alkilacijski spojevi imaju kancerogeni učinak, oni također mogu zaustaviti neinhibirani rast postojećih stanica raka. Uništavanjem DNK prekida se rast proliferacijskih stanica (stanice koje dijele) na takozvanim kontrolnim točkama staničnog ciklusa. Stanica polako umire. To se odnosi na stanice raka kao i stanice koje su podvrgnute snažnom rastu u fiziološkim uvjetima, poput imunoloških stanica, stanica sluznice, stanica korijena dlake i staničnih stanica.

U svakoj stanici postoje promjene u DNK, ali učinak i intenzitet su najveći u proliferacijskim stanicama. Stoga su najviše pogođene stanice koje se dijele posebno brzo. To je osnova selektivnog učinka citostatika na stanice raka. Zato se mnogi alkilirajući citostatici koriste u terapiji raka kao dio kemoterapije.

Dugotrajnom uporabom ovih tvari povećava se njihova štetnost, jer se u manjoj mjeri genetski modificiraju polako rastuće stanice. U posebnom slučaju metilacije, DNA se također metilira u velikoj mjeri. Međutim, nema genetske promjene. Zadržan je osnovni slijed. Metilne skupine vezane su samo za citidin. Metilirana područja DNA neaktivna su, tako da se ovdje više ne može čitati genetski kod. To dovodi do epigenetskih promjena u DNK. Dakle, DNA se mijenja, čime se genetski kod čuva.

Zbog epigenetskih promjena tijelo se također mijenja u obliku modifikacija fenotipa. Upravo su ti procesi odgovorni za utjecaj okoline na razvoj i izražavanje karakterističnih svojstava koja genotipom nisu u potpunosti određena. Razlikovanje pojedinih stanica u različite organe i tkiva također ima veze s epigenetskim promjenama. Diferenciacija je uzrokovana različitim djelovanjem gena u različitim tipovima stanica.

Bolesti i bolesti

Osnova kemoterapije temelji se na citostatičkom učinku alkilirajućih tvari. Istodobno, snažne nuspojave lijekova za kemoterapiju također su posljedica njihovog alkilirajućeg učinka. Ovi aktivni sastojci razvijaju svoj terapeutski učinak protiv raka zbog utjecaja na stanicu koji inhibira rast. Stanice raka rastu najbrže. Zato su na njih najviše utjecali.

Međutim, imunološke stanice, stanice sluznice ili zametne stanice također su oslabljene u svom rastu. Kao rezultat toga, poznate su nuspojave kemoterapije, koje se očituju podložnošću infekciji, mučnini, povraćanju, anemiji, gubitku kose, suhoj sluznici i drugim neugodnim simptomima.

Važni citostatici za kemoterapiju su derivati ​​spojeva dušičnog senfa, alkil sulfonata, nitrozourea i raznih drugih skupina tvari, a sve zajedničko im je alkilirajući učinak na DNK, koji se uništava u tom procesu. Svi aktivni sastojci mogu se koristiti za terapiju raka, ali imaju odgovarajuće neugodne nuspojave. Ako zdrava osoba dođe u kontakt s tim tvarima, povećava se njihov rizik od nastanka raka.

Kratkoročni učinak ovih tvari je zaustaviti diobu stanica i stanice umrijeti. Postepene promjene u DNA u stanicama koje rastu također mogu dugoročno dovesti do njihove pretvorbe u stanice raka.

Također, alkilacijski kemijski spojevi u industriji i prehrambenoj industriji ponekad razvijaju kancerogene i mutagene učinke. Tu spadaju dimetil sulfat u kemijskoj industriji i hladna dezinfekcijska sredstva dimetil bikarbonat i dietil bikarbonat u prehrambenoj industriji.

Vlastita metilacija tijela također može dovesti do bolesti ako su netočne. Povećana ili smanjena aktivnost gena temelji se na metilaciji DNK. Ako je metilacija neispravna, razvijaju se bolesti. Primjerice, pogrešna aktivacija gena može dovesti do tumora. To je točno kada je regulatorni gen za diobu stanica neaktivan. Aktivacija gena koji bi obično trebali biti neaktivni također može dovesti do degeneracije stanica. U različitim tumorima nađeni su različiti uzorci metilacije u usporedbi s odgovarajućim zdravim tkivima. Nije važno je li stupanj metilacije prejak ili previše slab.