Alkylace

A Alkylace označuje přenos alkylové skupiny z jedné molekuly na druhou. Alkylace má mutagenní a karcinogenní účinek, protože DNA a RNA jsou často napadeny a měněny alkylačními činidly. Takzvaná alkylační činidla se v medicíně používají na jedné straně k inhibici buněčného růstu jako cytostatika a na druhé straně vyvolávají rakovinu nebo vedou k genetickému poškození potomstva.

Co je alkylace?

U některých chemických látek se díky jejich schopnosti způsobovat alkylaci vyvíjejí mutagenní a karcinogenní účinky. Během alkylace se převádějí alkylové skupiny. Methylace je zvláštní případ alkylace. Methylová skupina také patří do alkylenové skupiny. Metylace však vždy probíhá v těle za fyziologických podmínek, zatímco alkylové skupiny s více než jedním atomem uhlíku jsou většinou způsobeny exogenními látkami.

Methylace DNA je zodpovědná za epigenetické změny. V organismu také probíhá mnoho dalších methylačních reakcí. Při tomto postupu jsou methylové skupiny převedeny na specifické funkční skupiny, jako jsou hydroxylové, amino nebo sulfhydrylové skupiny.

Když jsou převedeny ethylové, propylové nebo dokonce vyšší alkylové skupiny, je genetický materiál zvláště narušen. Čím více alkylových skupin se váže na DNA, tím častěji se vlákna DNA rozpadají. Kromě toho mohou být také navzájem spojeny různé řetězce. Konec konců alkylace vyšších řetězců vždy vedou ke změnám molekul nukleových kyselin. V důsledku změn nukleových kyselin je mimo jiné inhibován růst buněk.

Funkce a úkol

Díky účinku alkylace, který inhibuje růst, existují v boji proti rakovině možné aplikace. Ačkoli alkylační sloučeniny jsou karcinogenní, mohou také zastavit neinhibovaný růst existujících rakovinných buněk. Zničením DNA je růst proliferujících buněk (dělících se buněk) přerušen na takzvaných kontrolních bodech buněčného cyklu. Buňka pomalu umírá. To se týká jak rakovinných buněk, tak buněk, které podléhají silnému růstu za fyziologických podmínek, jako jsou imunitní buňky, buňky sliznice, buňky kořenů vlasů a zárodečné buňky.

V každé buňce dochází ke změnám v DNA, ale účinek a intenzita je největší v proliferaci buněk. Buňky, které se dělí zvláště rychle, jsou proto nejvíce postiženy. To je základem selektivního účinku cytostatik na rakovinné buňky. Proto se v léčbě rakoviny používá jako součást chemoterapie mnoho alkylačních cytostatik.

Při dlouhodobém používání těchto látek se zvyšuje jejich škodlivost, protože v menší míře jsou geneticky modifikovány pomaleji rostoucí buňky. Ve zvláštním případě methylace je DNA také do velké míry methylována. Neexistuje však žádná genetická změna. Základní sekvence je zachována. Methylové skupiny jsou vázány pouze na cytidin. Methylované oblasti DNA jsou neaktivní, takže zde již není možné číst genetický kód. To vede k epigenetickým změnám v DNA. DNA je tedy modifikována, čímž je zachován genetický kód.

V důsledku epigenetických změn se tělo také mění ve formě modifikací fenotypu. Právě tyto procesy jsou zodpovědné za vliv prostředí na vývoj a vyjádření charakteristických vlastností, které nejsou genotypem zcela určeny. Diferenciace jednotlivých buněk do různých orgánů a tkání také souvisí s epigenetickými změnami. Diferenciace je způsobena rozdílnou aktivitou genů v různých typech buněk.

Nemoci a nemoci

Základ chemoterapie je založen na cytostatickém účinku alkylačních látek. Zároveň však silné vedlejší účinky léků na chemoterapii jsou způsobeny také jejich alkylačním účinkem. Tyto aktivní složky rozvíjejí svůj terapeutický účinek proti rakovině díky jejich růstu inhibujícímu vlivu na buňky. Rakovinové buňky rostou nejrychleji. Proto jsou nejvíce ovlivněny.

Imunitní buňky, buňky sliznice nebo zárodečné buňky jsou však také narušeny v růstu. Výsledkem jsou známé vedlejší účinky chemoterapie, které se projevují náchylností k infekcím, nevolností, zvracením, anémií, vypadávání vlasů, suchými sliznicemi a dalšími nepříjemnými příznaky.

Důležitými cytostatickými činidly pro chemoterapii jsou deriváty dusíkatých hořčičných sloučenin, alkylsulfonátů, nitrosomočin a různých dalších skupin látek, které mají všechny společné, je alkylační účinek na DNA, která se během procesu ničí. Všechny aktivní složky mohou být použity pro léčbu rakoviny, ale mají odpovídající nepříjemné vedlejší účinky. Pokud zdravý člověk přijde do styku s těmito látkami, zvyšuje se riziko vzniku rakoviny.

Krátkodobým účinkem těchto látek je zastavení dělení buněk a odumírání buněk. Postupné změny DNA v pomalu rostoucích buňkách mohou také vést k jejich dlouhodobé přeměně na rakovinné buňky.

Také alkylační chemické sloučeniny v průmyslu a potravinářském průmyslu se někdy vyvíjejí karcinogenní a mutagenní účinky. Mezi ně patří dimethylsulfát v chemickém průmyslu a za studena dezinfekční prostředky dimethyl dikarbonát a diethyl dikarbonát v potravinářském průmyslu.

Vlastní methylace těla mohou také vést k nemocem, pokud jsou nesprávné. Zvýšená nebo snížená aktivita genu je založena na methylaci DNA. Když je však methylace vadná, vyvinou se nemoci. Nesprávná aktivace genu může například vést k nádorům. To platí, když je regulační gen pro buněčné dělení neaktivní. Aktivace genů, které by za normálních okolností měly být neaktivní, může také vést k degeneraci buněk. U různých nádorů byly nalezeny různé methylační vzorce ve srovnání s odpovídajícími zdravými tkáněmi. Nezáleží na tom, zda je stupeň methylace příliš silný nebo příliš slabý.