Інтеркаляція

The Інтеркаляція - це включення частинок, таких як молекули або іони, в певні хімічні сполуки, такі як кристалічні решітки. У біохімії термін пов'язаний з інтеркаляцією частинок між сусідніми парними базами ДНК, що може спричинити мутаційні сітки. Наприклад, речовина талідомід має інтеркаляційні властивості, що спричинило скандал із мальформацією.

Що таке інтеркаляція?

У хімії під інтеркаляцією розуміють інтеркаляцію молекул, іонів або атомів у хімічних сполуках. Структура частинок залишається по суті постійною в процесі зберігання. В неорганічній хімії інтеркаляція насамперед стосується інтеркаляції частинок між площинами кристалічної решітки кристалів шару. У цьому контексті слід згадати інтеркаляцію лужного металу у графіті, наприклад, що створює нові сполуки у вигляді інтеркаляційних комплексів. Інтеркаляційні сполуки кристалів потребують великих сил взаємодії в задіяних шарах і мінімальних сил між сусідніми шарами.

У біохімії термін знову стосується ДНК. Під час процесу певні молекули вставляють себе в подвійну спіраль ДНК, стискаючи між сусідніми парами основ.

Процес біохімічної інтеркаляції не є фізіологічним процесом. Це патофізіологічний процес, який порушує реплікацію та транскрипцію ДНК.

Інтеркаляція причинно пов'язана з генетичними мутаціями, які мають значення переважно у процесі реплікації. Результатом є вади окремих тканин. Крім мутагенних властивостей, інтеркаляція в біохімічному сенсі також вважається канцерогенною, тобто канцерогенною.

З'єднання з інтеркаляційним потенціалом включають, наприклад, цитостатики, які застосовуються в терапії раку. Використовуючи інтеркаляційні речовини, пошкодження ДНК викликається під час лікування, через що пухлина гине.

Функція та завдання

Під час біохімічної інтеркаляції молекули всередині ДНК вставляють себе в подвійну спіраль сусідніх пар основ і порушують реплікацію та транскрипцію генетичного матеріалу. У процесі реплікації інтеркаляція викликає насамперед растрові мутації, які також відомі як мутація кадру читання, зсув кадру читання або мутація зрушення кадру.

Під час інтеркаляції вставляються пари основ (3n + 1), що фальсифікує сітку мРНК у ДНК. Як наслідок, утворюються мутовані білки, послідовність амінокислот яких змінюється у всіх положеннях з позиції мутації. Стоп-кодон вводиться на ранній стадії, що закінчує синтез білка з точки зору трансляції. Екранні мутації до кінця рамки зчитування іноді подовжують поліпептид, оскільки вони ускладнюють розпізнавання фізіологічного стоп-кодона.

Люди отримують користь від процесів інтеркаляції насамперед через цитостатики, які використовуються для лікування раку. Незважаючи на медичний прогрес останніх десятиліть, цитостатики досі вважаються найбільш ефективним методом лікування злоякісного раку через їх інтеркаляційні властивості. Токсичні хімічні речовини використовуються в хіміотерапії і руйнують, затримують або запобігають клітинний цикл пухлинних клітин, щоб злоякісні клітини більше не поширювалися і не поширювалися.

Пошкодження ДНК, спричинене інтеркаляцією, спричиняє хромосомні аберації або порушує розвиток апарата веретена. Таким чином сповільнюється або вимикається поділ клітин-мішеней.

До групи цитостатиків входять різні речовини з хімічно дуже різними структурами. Відомими інтеркаляційними речовинами цього типу є актиноміцин, антрацикліни або даунорубіцин. Люди також виграють від принципу інтеркаляції у зв'язку з іншими лікарськими засобами. Наприклад, хіміотерапевтичний ефект антибіотиків приписують інтеркаляційному з'єднанню.

Ви можете знайти свої ліки тут

Хвороби та недуги

Талідомід відповідає похідному глютамінової кислоти, що має послаблюючу дію на центральну нервову систему і, крім імуносупресивного, має ще й протизапальну дію. Речовина вважається інтеркалятивною.

Оскільки талідомид має заспокійливий, сприятливий сон, запалення, ріст пухлини та гальмує формування кровоносних судин, він був доступний майже кожному домогосподарству як Contergan® наприкінці 1950-х. Завдяки своїм інтеркаляційним властивостям прийом речовини в перші три місяці вагітності призводить до описаних вище процесів інтеркаляції, які мають драматичний вплив на ембріональний розвиток. Новонароджені народилися з важкими вадами розвитку кінцівок або внутрішніх органів.

Завдяки своїм інтеркаляційним властивостям речовина блокує фактор росту VEGF, завдяки чому утворення кровоносних судин при ембріональному розвитку гальмується. Оскільки ембріон особливо чутливо реагує на шкідливі впливи протягом перших трьох місяців розвитку, крім мальформацій, це навіть може призвести до втрати за цей час.

Крім таких руйнівних наслідків, інтеркаляційні речовини пов'язані з канцерогенним, тобто канцерогенним ефектом. Це стосується, наприклад, певних барвників. До них відноситься етидієвий бромід або EtBr, який в молекулярній генетиці забарвлює нуклеїнові кислоти. Бромід етидію має емпіричну формулу C21H20BrN3 і взаємодіє між двома ланцюгами ДНК, так що відбувається фарбування.

Оскільки барвник поглинає ультрафіолетове світло довжиною хвилі від 254 до 366 нм та випромінює оранжево-червоне світло довжиною хвилі 590 нм, він є незамінним як барвник у молекулярній генетиці. Бромід етидію забарвлює зразки ДНК, які раніше були відокремлені за допомогою агарозного гелю. Барвник додається в гель негайно. Таким чином барвник зв’язується з ДНК, роблячи ДНК видимим певним чином. Оскільки бромід етидію потенційно є канцерогенним, при його використанні слід вжити відповідних заходів безпеки для запобігання прямого контакту зі слизовими оболонками або шкірою. Те саме стосується всіх інших, інтеркалятивних речовин з канцерогенною дією.