interkalaatioon

interkalaatioon "hiukkasten, kuten molekyylien tai ionien, sisällyttäminen tiettyihin kemiallisiin yhdisteisiin, kuten kidehilat. Biokemiassa termi liitetään hiukkasten interkalaatioon naapurimaiden emäsparien välillä DNA: ssa, mikä voi johtaa ristikkomutaatioihin. Esimerkiksi talidomidilla on interkalatiiviset ominaisuudet, jotka aiheuttivat epämuodostusskandaalin.

Mikä on interkalointi?

Kemiassa interkalaatio ymmärretään molekyylien, ionien tai atomien interkalaatioksi kemiallisissa yhdisteissä. Hiukkasten rakenne pysyy olennaisesti vakiona varastointiprosessin aikana. Epäorgaanisessa kemiassa interkalaatio viittaa pääasiassa hiukkasten interkalointiin kerroskiteiden kidehilatasojen välillä. Tässä yhteydessä tulisi mainita esimerkiksi alkalimetallin interkalointi grafiitissa, mikä luo uusia yhdisteitä interkalointikompleksien muodossa. Kiteiden interkalaatioyhdisteet vaativat suuria vuorovaikutusvoimia mukana olevissa kerroksissa ja minimaalisia voimia vierekkäisten kerrosten välillä.

Biokemiassa termi viittaa jälleen DNA: han. Prosessissa tietyt molekyylit insertoivat itsensä DNA: n kaksoiskierreeseen puristamalla naapurimaiden emäsparien väliin.

Biokemiallinen interkalointiprosessi ei ole fysiologinen prosessi. Se on patofysiologinen prosessi, joka häiritsee DNA: n replikaatiota ja transkriptiota.

Interkalaatio liittyy syy-yhteyteen geneettisiin mutaatioihin, joilla on pääasiassa merkitys replikaatioprosessissa. Seurauksena on yksittäisten kudosten epämuodostumat. Mutageenisten ominaisuuksien lisäksi interkalaation biokemiallisessa mielessä sanotaan olevan myös syöpää aiheuttavia, ts. Syöpää aiheuttavia.

Yhdisteisiin, joilla on interkalatiivista potentiaalia, sisältyvät esimerkiksi syöpähoidossa käytettävät sytostaatit. Hoidon aikana interkalatiivisia aineita käytetään vaurioittamaan DNA: ta, mikä aiheuttaa kasvaimen kuoleman.

Toiminto ja tehtävä

Biokemiallisen interkaloinnin aikana DNA: n sisällä olevat molekyylit liukuvat vierekkäisten emäparien kaksoiskierreeseen ja häiritsevät geneettisen materiaalin replikaatiota ja transkriptiota. Interplaatio aiheuttaa replikaatioprosessissa pääasiassa rasterimutaatioita, joita kutsutaan myös lukukehyksen mutaatioiksi, lukukehyksen siirtymiksi tai kehyksen siirtymään mutaatioiksi.

Interkalaation aikana insertoidaan (3n + 1) emäsparia, mikä väärentää mRNA-ristikon DNA: ssa. Seurauksena muodostuu mutatoituneita proteiineja, joiden aminohapposekvenssi muuttuu kaikissa paikoissa mutaation sijainnista. Stop-kodoni johdetaan varhaisessa vaiheessa, mikä lopettaa proteiinisynteesin translaation merkityksessä. Näyttömutaatiot lukukehyksen loppua kohti pidentävät joskus polypeptidiä, koska ne vaikeuttavat fysiologisen lopetuskodonin tunnistamista.

Ihmiset hyötyvät interkaloitumisprosessista pääasiassa sytostaattisten lääkkeiden kautta, joita käytetään syövän hoitoon. Viime vuosikymmenien lääketieteellisestä edistyksestä huolimatta sytostaatteja pidetään edelleen tehokkaimpana pahanlaatuisen syövän hoitomenetelmänä niiden interkalatiivisten ominaisuuksiensa vuoksi. Myrkyllisiä kemiallisia aineita käytetään kemoterapiassa ja ne hajottavat, viivästyvät tai estävät kasvainsolujen solusyklin, jotta pahanlaatuiset solut eivät enää leviä tai leviä.

Interkalaation aiheuttamat DNA-vauriot aiheuttavat kromosomaalisia poikkeavuuksia tai häiritsevät karalaitteiston kehitystä. Tällä tavoin kohdesolujen jakautuminen hidastuu tai kytkeytyy pois päältä.

Sytostatikkojen ryhmään kuuluu erilaisia ​​aineita, joilla on kemiallisesti hyvin erilaisia ​​rakenteita. Tämän tyyppisiä tunnettuja interkalatiivisia aineita ovat aktinomysiini, antrasykliinit tai daunorubisiini. Ihmiset hyötyvät myös interkalaation periaatteesta muiden lääkkeiden yhteydessä. Esimerkiksi antibioottien kemoterapeuttinen vaikutus johtuu myös interkalaatioyhteydestä.

Löydät lääkkeesi täältä

Sairaudet ja vaivat

Talidomidi vastaa glutamiinihappojohdannaista, jolla on masentava vaikutus keskushermostoon ja jolla on immunosuppressiivisen vaikutuksen lisäksi myös anti-inflammatorisia vaikutuksia. Aineen katsotaan olevan interkalatiivinen.

Koska talidomidilla on rauhoittava, unia edistävä, tulehduksia, tuumorin kasvua ja verisuonien muodostumista estävä vaikutus, se annettiin käytännössä jokaiselle kotitaloudelle nimellä Contergan® 1950-luvun lopulla. Intercalatiivisten ominaisuuksiensa vuoksi aineen ottaminen raskauden kolmen ensimmäisen kuukauden aikana johtaa edellä kuvattuihin interkalaatioprosesseihin, joilla on dramaattiset vaikutukset alkion kehitykseen. Vastasyntyneillä syntyi raajojen tai sisäelinten vakavia epämuodostumia.

Interkalatiivisten ominaisuuksiensa vuoksi aine estää kasvutekijän VEGF: n, jolloin verisuonten muodostuminen alkion kehityksessä estyy. Koska alkio reagoi erityisen herkästi haitallisiin vaikutuksiin kolmen ensimmäisen kehityskuukauden aikana epämuodostumien lisäksi, tämä voi johtaa jopa menetykseen.

Tällaisten tuhoisien seurausten lisäksi interkalatiivisiin aineisiin liittyy syöpää aiheuttava, ts. Syöpää aiheuttava vaikutus. Tämä koskee esimerkiksi tiettyjä väriaineita. Näitä ovat etidiumbromidi tai EtBr, jotka värjäävät molekyyligenetiikassa nukleiinihapot. Etidiumbromidilla on empiirinen kaava C21H20BrN3, ja se interlatoi kahden DNA-juosteen välillä siten, että värjäytymistä tapahtuu.

Koska väriaine absorboi UV-valoa aallonpituuksilla 254-366 nm ja emittoi oranssinpunaista valoa aallonpituuksilla 590 nm, se on korvaamaton väriaineena molekyyligenetiikassa. Etidiumbromidi värjää DNA-näytteet, jotka on aikaisemmin erotettu agaroosigeelillä. Väriaine lisätään geeliin heti. Tällä tavalla väriaine sitoutuu DNA: han, mikä tekee DNA: n näkyväksi tietyllä tavalla. Koska etidiumbromidi on potentiaalisesti karsinogeeninen, sitä käytettäessä on toteutettava asianmukaiset turvatoimenpiteet suoran kosketuksen estämiseksi limakalvojen tai ihon kanssa. Sama koskee kaikkia muita, interkalatiivisia aineita, joilla on karsinogeenisia vaikutuksia.