Алкилирование

Алкилирование указывает на перенос алкильной группы от одной молекулы к другой. Алкилирование имеет мутагенный и канцерогенный эффект, поскольку ДНК и РНК часто подвергаются атаке и изменяются под действием алкилирующих агентов. Так называемые алкилирующие агенты используются в медицине, с одной стороны, как цитостатики, для подавления роста клеток, а с другой стороны, они вызывают рак или приводят к генетическим повреждениям у потомства.

Что такое алкилирование?

Некоторые химические вещества обладают мутагенным и канцерогенным действием из-за их способности вызывать алкилирование. Во время алкилирования передаются алкильные группы. Метилирование - это частный случай алкилирования. Метильная группа также принадлежит к алкиленовой группе. Однако метилирование всегда происходит в организме в физиологических условиях, а алкильные группы с более чем одним атомом углерода обычно вызываются экзогенными веществами.

Метилирование ДНК отвечает за эпигенетические изменения. Кроме того, в организме происходят многие другие реакции метилирования. В этом процессе метильные группы переносятся на определенные функциональные группы, такие как гидроксильные, амино или сульфгидрильные группы.

Когда переносятся этильные, пропильные или даже алкильные группы с более высокими цепями, генетический материал особенно нарушается. Чем больше алкильных групп связывается с ДНК, тем чаще рвутся цепи ДНК. Кроме того, можно соединять друг с другом разные нити. В конце концов, алкилирование высших цепей всегда приводит к изменениям в молекулах нуклеиновых кислот. В результате изменений нуклеиновых кислот, среди прочего, подавляется рост клеток.

Функция и задача

Из-за ингибирующего рост эффекта алкилирования есть возможные применения в борьбе с раком. Хотя алкилирующие соединения обладают канцерогенным действием, они также могут остановить неограниченный рост существующих раковых клеток. Разрушая ДНК, рост пролиферирующих клеток (делящихся клеток) прерывается в так называемых контрольных точках клеточного цикла. Клетка медленно умирает. Это относится к раковым клеткам, а также к клеткам, которые подвержены сильному росту в физиологических условиях, таким как иммунные клетки, клетки слизистой оболочки, клетки корня волос и половые клетки.

В каждой клетке происходят изменения в ДНК, но наибольший эффект и интенсивность проявляются в пролиферирующих клетках. Поэтому больше всего страдают клетки, которые делятся особенно быстро. На этом основано избирательное действие цитостатиков на раковые клетки. Вот почему многие алкилирующие цитостатики используются в терапии рака как часть химиотерапии.

При длительном употреблении этих веществ увеличивается их вредоносность, поскольку в меньшей степени генетически модифицируются более медленно растущие клетки. В особом случае метилирования ДНК также в значительной степени метилирована. Однако генетических изменений нет. Базовая последовательность сохраняется. Метильные группы связаны только с цитидином. Метилированные участки ДНК неактивны, поэтому генетический код здесь больше не читается. Это приводит к эпигенетическим изменениям в ДНК. Таким образом, ДНК модифицируется, в результате чего сохраняется генетический код.

Из-за эпигенетических изменений организм также изменяется в виде модификаций фенотипа. Именно эти процессы ответственны за влияние окружающей среды на развитие и проявление характерных свойств, не полностью определяемых генотипом. Дифференциация отдельных клеток в разные органы и ткани также связана с эпигенетическими изменениями. Дифференциация вызвана разной активностью генов в разных типах клеток.

Болезни и недуги

В основе химиотерапии лежит цитостатическое действие алкилирующих веществ. Однако в то же время сильные побочные эффекты химиотерапевтических препаратов также связаны с их алкилирующим действием. Эти активные ингредиенты проявляют свой терапевтический эффект против рака из-за их ингибирующего роста влияния на клетки. Раковые клетки растут быстрее всех. Вот почему они больше всего подвержены влиянию.

Однако иммунные клетки, клетки слизистой оболочки или половые клетки также нарушены в своем росте. В результате возникают известные побочные эффекты химиотерапии, которые проявляются в восприимчивости к инфекциям, тошноте, рвоте, анемии, выпадении волос, сухости слизистых оболочек и других неприятных симптомах.

Важными цитостатиками для химиотерапии являются производные азотистых соединений иприта, алкилсульфонаты, нитрозомочевины и другие различные группы веществ. Все они имеют общее алкилирующее действие на ДНК, которая разрушается в процессе. Все активные ингредиенты можно использовать для лечения рака, но они имеют соответствующие неприятные побочные эффекты. Если здоровый человек вступает в контакт с этими веществами, у него увеличивается риск развития рака.

Кратковременный эффект этих веществ заключается в прекращении деления клеток и их гибели. Постепенные изменения ДНК в медленно растущих клетках также могут в долгосрочной перспективе привести к их превращению в раковые клетки.

Кроме того, алкилирующие химические соединения в промышленности и пищевой промышленности иногда обладают канцерогенным и мутагенным действием. К ним относятся диметилсульфат в химической промышленности и холодные дезинфицирующие средства диметилбикарбонат и диэтилбикарбонат в пищевой промышленности.

Собственное метилирование организма также может привести к заболеваниям, если оно неверно. Повышенная или пониженная активность гена основана на метилировании ДНК. Однако если метилирование нарушено, развиваются заболевания. Например, неправильная активация гена может привести к опухолям. Это верно, когда регуляторный ген деления клеток неактивен. Активация генов, которые обычно должны быть неактивными, также может привести к дегенерации клеток. Различные паттерны метилирования были обнаружены в различных опухолях по сравнению с соответствующими здоровыми тканями. Неважно, слишком ли сильна степень метилирования или слишком слаба.