Алкилирането характеризира прехвърлянето на алкилова група от една молекула в друга. Алкилирането има мутагенен и канцерогенен ефект, тъй като ДНК и РНК често се атакуват и променят от алкилиращи агенти. Така наречените алкилиращи агенти се използват в медицината, от една страна, за инхибиране на клетъчния растеж като цитостатици и, от друга страна, са тригери на рак или да причини наследствени увреждания на потомството.
Какво е алкилиране?
Алкилирането характеризира прехвърлянето на алкилова група от една молекула в друга. Често ДНК и РНК се атакуват и променят от алкилиращи агенти. Някои химични вещества развиват мутагенни и канцерогенни ефекти чрез способността им да индуцират алкилиране. Алкилирането включва трансфер на алкилни групи. Специален случай на алкилиране е метилирането. Метиловата група също принадлежи към алкилите. Въпреки това, метилирането винаги се извършва при физиологични условия в тялото, докато алкиловите групи имат повече от една въглероден атом обикновено се индуцират от вещества, чужди на тялото. Метилирането на ДНК е отговорно за епигенетичните промени. Освен това в организма протичат и много други реакции на метилиране. В тези реакции метиловите групи се прехвърлят в специфични функционални групи като хидрокси, амино или сулфхидрилни групи. Когато се прехвърлят етил, пропил или дори алкилови групи с по-висока верига, по-специално се засяга генетичният материал. Колкото повече алкилови групи се свързват с ДНК, толкова по-често се разкъсват ДНК веригите. Освен това различни нишки също могат да се свързват помежду си. И накрая, алкилации с по-висока верига винаги олово до промяна на нуклеиновата киселина молекули. В резултат на промените в нуклеиновата киселина, растежът на клетките се задържа, наред с други неща.
Функция и задача
Поради инхибиторния ефект на растежа на алкилациите, потенциални приложения в рак се препоръчва лечение. Въпреки че алкилиращите съединения имат канцерогенен ефект, те могат едновременно да спрат неинхибирания растеж на съществуващите рак клетки. Чрез унищожаване на ДНК, растежът се прекъсва в пролифериращите клетки (делящи се клетки) в така наречените контролни точки на клетъчния цикъл. Клетката бавно умира. Това важи за раковите клетки, както и за клетките, които са подложени на силен растеж при физиологични условия, като имунни клетки, лигавични клетки, коса коренови клетки и зародишни клетки. Докато промените в ДНК се случват във всяка клетка, ефектът и интензивността са най-големи при пролифериращите клетки. По този начин клетките, които се делят особено бързо, са най-засегнати. Това е основата за селективния ефект на цитостатиците наркотици върху раковите клетки. Поради тази причина за рак се използват много алкилиращи цитостатични агенти притежава като част от химиотерапия. При продължителна употреба на тези вещества тяхната вредност се увеличава, тъй като бавно растящите клетки също са генетично модифицирани в по-малка степен. В специалния случай на метилиране ДНК също се метилира в голяма степен. Не настъпва обаче генетична промяна. Базовата последователност остава непроменена. Метиловите групи са свързани само с цитидин. Метилираните области на ДНК са неактивни, така че генетичният код вече не може да бъде прочетен тук. Това води до епигенетични промени в ДНК. По този начин ДНК се модифицира, но генетичният код остава непокътнат. Поради епигенетичните промени тялото се променя и под формата на модификации на фенотипа. Именно тези процеси са отговорни за влиянието на околната среда върху формирането и изразяването на характерни черти, които не са напълно определени от генотипа. Диференциацията на отделните клетки в различни органи и тъкани също е свързана с епигенетични промени. Диференциацията се причинява от диференциалната активност на гените в различни клетъчни типове.
Болести и разстройства
Основата на химиотерапия се основава на цитостатичния ефект на алкилиращите вещества. В същото време обаче тежките странични ефекти на химиотерапевтичните средства се дължат и на техните алкилиращи ефекти. Тези агенти упражняват терапевтичния си ефект срещу рак поради тяхното инхибиращо растежа влияние върху клетките. Ракови клетки растат най-бързият. Следователно те са засегнати най-много. Въпреки това, растежът на имунните клетки, лигавичните клетки или зародишните клетки също е нарушен. В резултат на това добре известните странични ефекти на химиотерапия се проявяват в податливост към инфекция, гадене, повръщане, анемия, загуба на коса, сухи лигавици и други неприятни симптоми. Важни цитостатични агенти за химиотерапия представляват производни на азот-загубени съединения, алкилсулфонати, нитрозоуреи и различни други групи вещества. Общото между всички тях е алкилиращ ефект върху ДНК, който се разрушава в процеса. Всички активни вещества могат да се използват при рак притежава, но имат съответните неприятни странични ефекти. Ако здравият човек влезе в контакт с тези вещества, рискът от развитие на рак се увеличава. Краткосрочният ефект на тези вещества е да спрат клетъчното делене и да накарат клетките да умрат. Постепенните промени в ДНК в бавно растящите клетки също могат олово до превръщането им в ракови клетки в дългосрочен план. Алкилиращите химични съединения в промишлеността и хранителната промишленост също оказват канцерогенни и мутагенни ефекти в някои случаи. Те включват диметил сулфат в химическата промишленост и студ стерилизатори диметил дикарбонат и диетил дикарбонат в хранителната промишленост. Метилациите на тялото също могат олово до заболявания, ако се появят неправилно. По този начин се увеличава или намалява ген активността се основава на метилирането на ДНК. Когато обаче метилирането е дефектно, се развиват болести. Например, туморите могат да се развият в резултат на неправилно ген активиране. Това е вярно, ако регулатор ген тъй като клетъчното делене е неактивно. Но активирането на гени, които обикновено трябва да бъдат неактивни, също може да доведе до дегенерация на клетките. При различни тумори са открити различни модели на метилиране към съответните здрави тъкани. Няма значение дали степента на метилиране е твърде силна или твърде слаба.
