Alkilacija karakterizira prijenos alkilne skupine s jedne molekule na drugu. Alkilacije imaju mutagene i kancerogene učinke, jer DNA i RNA često napadaju i mijenjaju alkilirajuća sredstva. Takozvana alkilirajuća sredstva koriste se u medicini, s jedne strane, da inhibiraju rast stanica kao citostatika a s druge strane su pokretači Raka ili izazvati nasljednu štetu u potomstva.
Što je alkilacija?
Alkilacija karakterizira prijenos alkilne skupine s jedne molekule na drugu. DNK i RNK često napadaju i mijenjaju alkilirajuća sredstva. Određene kemijske tvari razvijaju mutagene i kancerogene učinke zahvaljujući svojoj sposobnosti induciranja alkilacije. Alkilacija uključuje prijenos alkilnih skupina. Poseban slučaj alkilacija je metilacija. Metilna skupina također pripada alkilima. Međutim, metilacije se uvijek odvijaju u fiziološkim uvjetima u tijelu, dok alkilne skupine imaju više njih ugljen atom obično induciraju tvari strane tijelu. Metilacije DNA odgovorne su za epigenetske promjene. Uz to, u organizmu se odvijaju i mnoge druge reakcije metilacije. U tim se reakcijama metilne skupine prenose u određene funkcionalne skupine kao što su hidroksi, amino ili sulfhidrilne skupine. Kada se prenose etilne, propilne ili čak alkilne skupine višeg lanca, to posebno utječe na genetski materijal. Što se više alkilnih skupina veže za DNA, to se DNK lanci češće lome. Nadalje, različiti se niti mogu međusobno vezati. Napokon, alkilacije viših lanaca uvijek dovesti do promjene nukleinske kiseline molekule. Kao rezultat promjena nukleinske kiseline, između ostalog se inhibira rast stanica.
Funkcija i zadatak
Zbog učinka alkilacije na inhibiciju rasta, potencijalne primjene u Raka predlaže se liječenje. Iako alkilirajući spojevi imaju kancerogeni učinak, oni istodobno mogu zaustaviti nesmetani rast postojećih Raka Stanice. Uništavanjem DNA, rast se prekida u proliferirajućim stanicama (dijeleće stanice) na takozvanim kontrolnim točkama staničnog ciklusa. Stanica polako umire. To vrijedi za stanice raka, kao i za stanice koje su podložne snažnom rastu u fiziološkim uvjetima, poput imunoloških stanica, stanica sluznice, kosa stanice korijena i zametne stanice. Iako se promjene u DNA javljaju u svakoj stanici, učinak i intenzitet su najveći u proliferirajućim stanicama. Tako su stanice koje se posebno brzo dijele pogođene najviše. To je osnova za selektivni učinak citostatika droge na stanicama raka. Iz tog se razloga mnoga alkilirajuća citostatska sredstva koriste za rak terapija kao dio kemoterapija. Dugotrajnom uporabom ovih tvari povećava se njihova štetnost, budući da su stanice sporijeg rasta genetski modificirane u manjoj mjeri. U posebnom slučaju metilacije, DNA se također metilira u velikoj mjeri. Međutim, ne dolazi do genetske promjene. Osnovni slijed ostaje nepromijenjen. Metilne skupine su vezane samo za citidin. Metilirana područja DNA neaktivna su, tako da se ovdje više ne može čitati genetski kod. To dovodi do epigenetskih promjena u DNA. DNA je tako modificirana, ali genetski kod ostaje netaknut. Zbog epigenetskih promjena, tijelo se također mijenja u obliku modifikacija fenotipa. Upravo su ti procesi odgovorni za utjecaj okoliša na stvaranje i izražavanje karakterističnih svojstava, koja nisu u potpunosti određena genotipom. Diferencijacija pojedinih stanica u različite organe i tkiva također ima veze s epigenetskim promjenama. Diferencijacija je uzrokovana diferencijalnom aktivnošću gena u različitim tipovima stanica.
Bolesti i poremećaji
Osnova kemoterapija temelji se na citostatičkom učinku alkilirajućih tvari. Međutim, istodobno su ozbiljne nuspojave kemoterapeutskih sredstava također posljedica njihovih alkilirajućih učinaka. Ta sredstva provode svoj terapeutski učinak protiv raka zbog utjecaja koji inhibira rast na stanice. Stanice raka rasti najbrži. Stoga su oni pogođeni najviše. Međutim, rast imunoloških stanica, stanica sluznice ili zametnih stanica također je oslabljen. Kao rezultat toga, dobro poznate nuspojave kemoterapija koji se očituju u osjetljivosti na infekciju, mučnina, povraćanje, anemija, gubitak kose, suha sluznica i drugi neugodni simptomi. Važna citostatska sredstva za kemoterapiju predstavljaju derivate dušik-izgubljeni spojevi, alkilsulfonati, nitrosoureje i razne druge skupine tvari. Svima im je zajedničko alkilirajuće djelovanje na DNA koja se pritom uništava. Sve aktivne tvari mogu se koristiti za rak terapija, ali imaju odgovarajuće neugodne nuspojave. Ako zdrava osoba dođe u kontakt s tim tvarima, povećava se rizik od razvoja raka. Kratkoročni učinak ovih tvari je zaustaviti staničnu diobu i uzrokovati odumiranje stanica. Postupne promjene u DNA u sporo rastućim stanicama također mogu dovesti na njihovu dugoročnu transformaciju u stanice raka. Alkilirajući kemijski spojevi u industriji i prehrambenoj industriji u nekim slučajevima imaju i kancerogene i mutagene učinke. Uključuju dimetil sulfat u kemijskoj industriji i hladan sterilizatori dimetil dikarbonat i dietil dikarbonat u prehrambenoj industriji. Metilacije tijela također mogu dovesti na bolesti ako se pogrešno pojave. Dakle, povećana ili smanjena gen aktivnost se temelji na metilaciji DNA. Međutim, kada je metilacija neispravna, razvijaju se bolesti. Na primjer, tumori se mogu razviti kao rezultat netočnog gen aktivacija. To je istina ako je regulativa gen jer je dioba stanica neaktivna. Ali aktivacija gena koji bi obično trebali biti neaktivni također može dovesti do degeneracije stanica. U različitim tumorima pronađeni su različiti obrasci metilacije u odgovarajućim zdravim tkivima. Nije važno je li stupanj metilacije prejak ili preslab.
