Mutageni povzročitelji, kako delujejo, vrste, primeri

The Mutagena sredstva, Imenovani tudi mutani, so molekule različnih narave, ki povzročajo spremembe v bazah, ki so del verig DNK. Na ta način prisotnost teh zdravil poveča hitrost mutacije v genetskem materialu. Uvrščeni so kot fizični, kemični in biološki mutageni.

Mutageneza je vseprisotni dogodek v bioloških entitetah in ne pomeni nujno v negativne spremembe. Pravzaprav je vir variacije, ki omogoča evolucijske spremembe.

Na splošno mutacije vplivajo na delovanje gena in to lahko izgubi ali spremeni njegovo funkcijo. Kot sprememba zaporedja DNK vpliva na vse kopije beljakovin, lahko nekatere mutacije izjemno strupene za celico ali za organizem na splošno.

Vrste mutagenih zdravil

Sredstva, ki povzročajo mutacije v genetskem materialu, so po naravi zelo raznolika. Najprej bomo raziskali klasifikacijo mutagenov in navedli primere vsake vrste, nato pa bomo razložili različne načine, kako mutagen lahko ustvari spremembe v molekuli DNK.

Kemični mutagenos

Mutagenos kemične narave vključujejo naslednje vrste kemikalij: akridini, nitrozamin, epoksije. Obstaja podklasifikacija za te agente v:

Analogne baze

Molekule, ki imajo strukturno podobnost z dušikovimi bazami, lahko inducirajo mutacije; Med najpogostejšimi sta L 5-bromouracil in 2-aminopurin.

Agenti, ki reagirajo z genetskim materialom

Dušika kislina, hidroksilamin in vrsta najenih zdravil reagira neposredno v podstavkih, ki tvorijo DNK in se lahko spremenijo iz purina v pirimidin in obratno.

Intercaent agenti

Obstajajo številne molekule, kot so akridini, etidijev bromid (pogosto se uporabljajo v laboratorijih za molekularno biologijo) in proflavin, ki imajo ravno molekularno strukturo in uspejo vstopiti v pramen DNK.

Oksidativne reakcije

Običajni celični presnova ima kot sekundarni produkt niz reaktivnih kisikovih vrst, ki poškodujejo celične strukture in tudi genetski material.

Fizični mutani

Druga vrsta mutagenih zdravil je fizična. V tej kategoriji najdemo različne vrste sevanja, ki vplivajo na DNK.

Biološki mutageni

Končno imamo biološke mutante. So organizmi, ki lahko inducirajo mutacije (vključno z anomalijami pri kromosomih) v virusih in drugih mikroorganizmih.

Vrste mutagenih zdravil mutacij

Prisotnost mutagenih zdravil povzroči spremembe v bazah DNK. Če rezultat vključuje spremembo politične ali pirimidinske baze za eno od iste kemične narave, govorimo o prehodu.

V nasprotju s tem, če pride do spremembe med bazami različnih vrst (purina s pirimidinom ali nasprotno), proces imenujemo transverzija. Prehodi se lahko zgodijo z naslednjimi dogodki:

Osnovna tavtomerizacija

V kemiji se izraz izomer uporablja za opis lastnosti molekul z isto molekularno formulo predstavitve različnih kemičnih struktur. Tautomeri so izomeri, ki se razlikujejo le od svojega para v položaju funkcionalne skupine, med obema oblikama.

Vrsta tautomeía je keto-enol, kjer se pojavi selitev vodika in se izmenjuje med obema oblikama. Med imino se tudi spremenijo v amino. Zahvaljujoč svoji kemični sestavki doživljajo ta pojav DNK.

Na primer, običajno adenin najdemo kot amino in je videti normalno - s Timino. Vendar, ko se nahaja v svojem Imino izomeru (zelo nenavadno), je videti z napačno osnovo: citozin.

Vključitev analognih baz

Vključitev molekul, ki spominjajo na baze, lahko ovira osnovni vzorec parjenja. Na primer, vključitev 5-bromouracila (namesto timine) se obnaša kot citozin in nosi zamenjavo paru s CG parom.

Neposredno ukrepanje na bazah

Neposredno delovanje določenega mutagena lahko neposredno vpliva na baze DNK. Na primer, dušika kislina pretvori adenin v podobno molekulo, hipoksantin, s pomočjo oksidativne reakcije o ločljivosti. Ta nova molekula je videti s citozinom (in ne s Timino, kot bi to običajno Adenin).

Spremembe se lahko pojavijo tudi na citozinu in kot produkt srčnega utripa dobimo Uracil. Zamenjava ene baze v DNK ima neposredne posledice na procese transkripcije in prevajanja peptidnega zaporedja.

Prekinitveni kodon se lahko pojavi vnaprej, prevod pa se prezgodaj ustavi in ​​vpliva na beljakovine.

Dodajanje ali brisanje baz

Nekateri mutageni, kot so interkalirajoča sredstva (med drugim akridin) in ultravijolično sevanje, imajo sposobnost spreminjanja nukleotidne verige.

Z interkalirajočimi sredstvi

Kot smo že omenili interkalate (Od tod tudi ime) med osnovami pramena in ga izkrivlja.

V času razmnoževanja ta deformacija v molekuli vodi do brisanja (to je izguba) ali osnovno vstavljanje. Ko DNK izgubi baze ali pa je prizadet nov bralni okvir.

Spomnimo se, da genetska koda vključuje branje treh nukleotidov, ki kodirajo za aminokislino. Če dodamo ali odstranimo nukleotide (v številki, ki ni 3), bo vse odčitavanje DNK vplivalo in beljakovine bo popolnoma drugačno.

Ta vrsta mutacij se imenuje Premik okvirja o Spremembe sestave trojčkov.

Ultravijolično sevanje

Ultravijolično sevanje je mutageno sredstvo in je normalna neionizirajoča sestavina navadne sončne svetlobe. Vendar je komponenta z najvišjo mutageno hitrostjo ujeti z ozonsko plastjo zemeljske atmosfere.

Molekula DNK absorbira sevanje in nastane tvorba premerov pirimidina. To pomeni, da se pirimidinske baze vežejo skozi kovalentne vezi.

Sosednji Timinas v verigi DNK se lahko pridružijo dimerom Timinas. Te strukture vplivajo tudi na postopek podvajanja.

V nekaterih organizmih, kot so bakterije, je mogoče te dimere popraviti zahvaljujoč prisotnosti popravilnega encima, imenovanega fotoliazaza. Ta encim uporablja vidno svetlobo za pretvorbo dimerjev v dve ločeni podlagi.

Vendar popravilo razdelitve nukleotida ni omejeno na napake, ki jih povzroči svetloba. Mehanizem popravila je širok in lahko popravi poškodbe, ki jih povzročajo različni dejavniki.

Ko nas ljudje pretirano izpostavijo soncu, naše celice prejemajo prekomerne količine ultravijoličnega sevanja. Posledica tega je generacija timine dímeros in lahko povzroči kožni rak.

Reference

1. Alberts, b., Bray, d., Hopkin, k., Johnson, a. D., Lewis, J., Raff, m.,… & Walter, P. (2015). Bistvena celična biologija. Garland Science.
2. Cooper, g. M., & Hausman, r. In. (2000). Celica: pristopi molekularno. Sinauer Associates.