Alkilacija

A Alkilacija označuje prenos alkilne skupine iz ene molekule v drugo. Alkilacija ima mutageni in kancerogeni učinek, saj alkilirajoče snovi pogosto napadajo in spreminjajo DNA in RNA. Tako imenovana sredstva za alkiliranje se v medicini uporabljajo na eni strani, da zavirajo rast celic kot citostatiki, na drugi strani pa sprožijo raka ali vodijo do genetske škode pri potomcih.

Kaj je alkilacija?

Nekatere kemične snovi razvijejo mutagene in rakotvorne učinke zaradi svoje sposobnosti, da povzročajo alkilacijo. Med alkilacijo se prenašajo alkilne skupine. Metilacija je poseben primer alkilacije. Metilna skupina spada tudi v alkilensko skupino. Vendar metilacija vedno poteka v telesu v fizioloških pogojih, medtem ko alkilne skupine z več kot enim ogljikovim atomom večinoma povzročajo eksogene snovi.

Metilacija DNK je odgovorna za epigenetske spremembe. V organizmu potekajo tudi številne druge reakcije metilacije. V postopku se metilne skupine prenesejo v določene funkcionalne skupine, kot so hidroksilne, amino ali sulfhidrilne skupine.

Pri prenosu etilnih, propilnih ali celo višjih verižnih alkilnih skupin je genska snov še posebej oslabljena. Čim več alkilnih skupin, ki se vežejo na DNK, pogosteje se verige DNA lomijo. Poleg tega se lahko različni prameni povezujejo tudi med seboj. Konec koncev, alkilacije višjih verig vedno vodijo do sprememb v molekulah nukleinske kisline. Zaradi sprememb nukleinske kisline med drugim zavira rast celic.

Funkcija in naloga

Zaradi vpliva alkilacije na rast, ki zavira rast, obstajajo možne aplikacije v boju proti raku. Čeprav so alkilirajoče spojine rakotvorne, lahko tudi ustavijo nesluženo rast obstoječih rakavih celic. Z uničenjem DNK se na tako imenovanih kontrolnih točkah celičnega cikla prekine rast proliferacijskih celic (delitvenih celic). Celica počasi odmre. To velja tako za rakave celice kot za celice, ki so podvržene močni rasti v fizioloških pogojih, kot so imunske celice, celice sluznice, koreninske celice las in zarodne celice.

V vsaki celici se sicer spremenijo DNK, vendar je učinek in intenzivnost največja pri razmnoževalnih celicah. Zato so najbolj prizadete celice, ki se zelo hitro razdelijo. To je osnova za selektivni učinek citostatikov na rakave celice. Zato se pri zdravljenju raka v okviru kemoterapije uporablja veliko alkilirajočih citostatikov.

Z dolgotrajno uporabo teh snovi se poveča njihova škodljivost, saj se v manjši meri gensko spremenijo počasneje rastoče celice. V posebnem primeru metilacije se v veliki meri metilira tudi DNK. Vendar pa ni nobene genetske spremembe. Ohrani se osnovno zaporedje. Metilne skupine so vezane samo na citidin. Metilirana območja DNK so neaktivna, tako da tukaj ni več mogoče brati genetskega koda. To vodi do epigenetskih sprememb v DNK. Torej je DNK spremenjen, s čimer se ohranja genetski zapis.

Zaradi epigenetskih sprememb se telo spremeni tudi v obliki modifikacij fenotipa. Prav ti procesi so odgovorni za vpliv okolja na razvoj in izražanje značilnih lastnosti, ki jih genotip ne določa v celoti. Razlikovanje posameznih celic v različne organe in tkiva ima tudi povezavo z epigenetskimi spremembami. Diferenciacijo povzročajo različne aktivnosti genov v različnih tipih celic.

Bolezni in bolezni

Osnova kemoterapije temelji na citostatičnem učinku alkilacijskih snovi. Hkrati pa so močni stranski učinki zdravil za kemoterapijo posledica tudi njihovega alkilirajočega učinka. Te aktivne sestavine razvijejo svoj terapevtski učinek proti raku zaradi vpliva, ki zavira rast na celice. Rakaste celice rastejo najhitreje. Zato nanje najbolj vplivajo.

Vendar pa so imunske celice, celice sluznice ali zarodne celice prav tako oslabljene pri njihovi rasti. Posledično se znani stranski učinki kemoterapije kažejo v dovzetnosti za okužbo, slabost, bruhanje, slabokrvnost, izpadanje las, suho sluznico in druge neprijetne simptome.

Pomembna citostatična sredstva za kemoterapijo so derivati ​​dušikovih gorčičnih spojin, alkil sulfonati, nitrosureje in različne druge skupine snovi. Vse, kar ima skupno, je alkilirajoč učinek na DNK, ki se v procesu uniči. Vse zdravilne učinkovine se lahko uporabljajo za zdravljenje raka, vendar imajo ustrezne neprijetne stranske učinke. Če zdrava oseba pride v stik s temi snovmi, se poveča njihovo tveganje za razvoj raka.

Kratkoročni učinek teh snovi je, da ustavijo delitev celic in celice umrejo. Postopne spremembe DNK v počasi rastočih celicah lahko dolgoročno privedejo tudi do njihove pretvorbe v rakave celice.

Alkilirajoče kemične spojine v industriji in prehrambeni industriji imajo tudi rakotvorne in mutagene učinke. Sem spadajo dimetil sulfat v kemični industriji in hladna razkužila dimetil bikarbonat in dietil bikarbonat v prehrambeni industriji.

Tudi lastne metilacije telesa lahko vodijo do bolezni, če delujejo nepravilno. Povečana ali zmanjšana genska aktivnost temelji na metiliranju DNK. Ko pa je metilacija pomanjkljiva, se razvijejo bolezni. Napačna aktivacija genov lahko na primer povzroči tumorje. To velja, kadar regulativni gen za delitev celic ne deluje. Toda aktiviranje genov, ki bi morali biti običajno neaktivni, lahko privede tudi do degeneracije celic. V različnih tumorjih smo ugotovili različne vzorce metilacije v primerjavi z ustreznimi zdravimi tkivi. Ni pomembno, ali je stopnja metilacije premočna ali prenizka.