alkylointi

alkylointi tarkoittaa alkyyliryhmän siirtymistä yhdestä molekyylistä toiseen. Alkyloinnilla on mutageeninen ja syöpää aiheuttava vaikutus, koska alkyloivat aineet hyökkäävät usein DNA: n ja RNA: n kanssa ja muuttavat sitä. Niin kutsuttuja alkyloivia aineita käytetään lääketieteessä toisaalta solujen kasvun estämiseen sytostaattisina aineina ja toisaalta ne laukaisevat syöpää tai johtavat jälkeläisten geneettisiin vaurioihin.

Mikä on alkylointi?

Tietyillä kemiallisilla aineilla on mutageenisia ja syöpää aiheuttavia vaikutuksia johtuen niiden kyvystä aiheuttaa alkylointia. Alkyloinnin aikana alkyyliryhmät siirretään. Metylointi on alkyloinnin erityistapaus. Metyyliryhmä kuuluu myös alkyleeniryhmään. Metylaatiot tapahtuvat kuitenkin kehossa aina fysiologisissa olosuhteissa, kun taas alkyyliryhmät, joissa on enemmän kuin yksi hiiliatomi, ovat yleensä ulkoisten aineiden aiheuttamia.

DNA-metylaatio on vastuussa epigeneettisistä muutoksista. Organismissa tapahtuu myös monia muita metylaatioreaktioita. Menetelmässä metyyliryhmät siirretään tiettyihin funktionaalisiin ryhmiin, kuten hydroksyyli-, amino- tai sulfhydryyliryhmiin.

Kun etyyli-, propyyli- tai jopa korkeamman ketjun alkyyliryhmiä siirretään, geneettinen materiaali on erityisen heikentynyt. Mitä enemmän alkyyliryhmiä sitoutuu DNA: han, sitä useammin DNA-juosteet rikkoutuvat. Lisäksi eri säikeet voidaan myös kytkeä toisiinsa. Loppujen lopuksi korkeamman ketjun alkyloinnit johtavat aina muutoksiin nukleiinihappomolekyyleissä. Nukleiinihappomuutosten seurauksena muun muassa solujen kasvu estyy.

Toiminto ja tehtävä

Alkylointien kasvua estävän vaikutuksen vuoksi syövän torjunnassa on mahdollisia sovelluksia. Vaikka alkyloivat yhdisteet ovat syöpää aiheuttavia, ne voivat myös estää olemassa olevien syöpäsolujen esteetöntä kasvua. Tuhoamalla DNA, lisääntyvien solujen (jakavien solujen) kasvu keskeytetään solusyklin ns. Tarkistuspisteissä. Solu kuolee hitaasti. Tämä pätee sekä syöpäsoluihin että soluihin, jotka kasvavat voimakkaasti fysiologisissa olosuhteissa, kuten immuunisolut, limakalvosolut, hiusjuurten solut ja itusolut.

Jokaisessa solussa on muutoksia DNA: ssa, mutta vaikutus ja intensiteetti ovat suurimmat lisääntyvissä soluissa. Siksi erityisen nopeasti jakautuvat solut kärsivät eniten. Tämä on perusta sytostaattien selektiiviselle vaikutukselle syöpäsoluihin. Siksi monia alkyloivia sytostaatteja käytetään syöpähoidossa kemoterapian yhteydessä.

Näiden aineiden pitkäaikaisessa käytössä niiden haitallisuus kasvaa, koska vähäisemmässä määrin hitaammin kasvavat solut muuntuvat geneettisesti. Metyloinnin erityistapauksessa myös DNA metyloidaan suurelta osin. Geneettistä muutosta ei kuitenkaan ole. Emässekvenssi säilyy. Metyyliryhmät ovat sitoutuneet vain sytidiiniin. DNA: n metyloidut alueet ovat passiivisia, joten geneettistä koodia ei voida enää lukea täältä. Tämä johtaa epigeneettisiin muutoksiin DNA: ssa. Joten DNA: ta muutetaan, jolloin geneettinen koodi säilyy.

Epigeneettisten muutosten takia keho muuttuu myös fenotyypin modifikaatioiden muodossa. Juuri nämä prosessit ovat vastuussa ympäristön vaikutuksesta ominaispiirteiden kehittymiseen ja ilmentymiseen, joita genotyyppi ei täysin määrittele. Yksittäisten solujen erilaistuminen eri elimiin ja kudoksiin liittyy myös epigeneettisiin muutoksiin. Erilaistuminen johtuu geenien erilaisesta aktiivisuudesta eri solutyypeissä.

Sairaudet ja vaivat

Kemoterapian perusta perustuu alkyloivien aineiden sytostaattiseen vaikutukseen. Samanaikaisesti kemoterapialääkkeiden vahvat sivuvaikutukset johtuvat kuitenkin myös niiden alkyloivasta vaikutuksesta. Nämä aktiiviset aineosat kehittävät terapeuttisen vaikutuksensa syöpää vastaan ​​johtuen niiden kasvua estävästä vaikutuksesta soluihin. Syöpäsolut kasvavat nopeimmin. Siksi heihin vaikuttaa eniten.

Immuunisolujen, limakalvosolujen tai itusolujen kasvu on kuitenkin myös heikentynyt. Seurauksena kemoterapian tunnetut sivuvaikutukset ilmenevät alttiudeksi infektioille, pahoinvoinnille, oksentelulle, anemialle, hiustenlähdölle, kuiville limakalvoille ja muille epämiellyttäville oireille.

Tärkeitä kemoterapiassa käytettäviä sytostaatteja ovat typpisinappiyhdisteiden, alkyylisulfonaattien, nitrosoureoiden ja monien muiden aineryhmien johdannaiset, ja niillä kaikilla on yhteistä alkyloiva vaikutus DNA: han, joka tuhoutuu prosessissa. Kaikkia vaikuttavia aineita voidaan käyttää syöpähoitoon, mutta niillä on vastaavat epämiellyttävät sivuvaikutukset. Jos terve henkilö joutuu kosketuksiin näiden aineiden kanssa, heidän syöpäriski kasvaa.

Näiden aineiden lyhytaikainen vaikutus on pysäyttää solujen jakautuminen ja solujen kuoleminen. Hitaasti kasvavien solujen asteittaiset muutokset DNA: ssa voivat johtaa pitkällä tähtäimellä myös niiden muuttumiseen syöpäsoluiksi.

Alkyloivilla kemiallisilla yhdisteillä teollisuudessa ja elintarviketeollisuudessa on myös syöpää aiheuttavia ja mutageenisia vaikutuksia. Näitä ovat dimetyylisulfaatti kemianteollisuudessa ja kylmät desinfiointiaineet dimetyyldikarbonaatti ja dietyylidikarbonaatti elintarviketeollisuudessa.

Kehon omat metylaatiot voivat myös johtaa sairauksiin, jos ne ovat vääriä. Lisääntynyt tai vähentynyt geenin aktiivisuus perustuu DNA: n metylaatioon. Kuitenkin, kun metylaatio on puutteellista, sairauksia kehittyy. Väärä geenin aktivointi voi johtaa esimerkiksi kasvaimiin. Tämä on totta, kun solunjakoa säätelevä geeni on passiivinen. Geenien aktivointi, joiden tulisi normaalisti olla passiivisia, voi myös johtaa solujen rappeutumiseen. Erilaisissa kasvaimissa havaittiin erilaisia ​​metylaatiomalleja verrattuna vastaaviin terveisiin kudoksiin. Ei ole väliä onko metylaatioaste liian voimakas vai liian heikko.