Interkalace

Interkalace je začlenění částic, jako jsou molekuly nebo ionty, do určitých chemických sloučenin, jako jsou krystalové mřížky. V biochemii je tento termín spojen s interkalací částic mezi sousedními páry bází DNA, což může vést k mřížkovým mutacím. Například látka talidomid má interkalativní vlastnosti, což způsobilo malformační skandál.

Co je to interkalace?

V chemii se interkalací rozumí interkalace molekul, iontů nebo atomů v chemických sloučeninách. Struktura částic zůstává během procesu skladování v podstatě konstantní. V anorganické chemii se interkalace primárně týká interkalace částic mezi rovinami krystalové mřížky krystalových vrstev. V této souvislosti je třeba zmínit například interkalaci alkalického kovu v grafitu, která vytváří nové sloučeniny ve formě interkalačních komplexů. Interkalační sloučeniny krystalů vyžadují velké interakční síly v příslušných vrstvách a minimální síly mezi sousedními vrstvami.

V biochemii se tento termín opět týká DNA. Během procesu se určité molekuly vloží do dvojité spirály DNA vytlačením mezi sousedními páry bází.

Proces biochemické interkalace není fyziologický proces. Je to patofyziologický proces, který narušuje replikaci a transkripci DNA.

Interkalace je kauzálně spojena s genetickými mutacemi, které jsou převážně relevantní v replikačním procesu. Výsledkem jsou malformace jednotlivých tkání. Kromě mutagenních vlastností je interkalace v biochemickém smyslu také považována za karcinogenní, tj. Karcinogenní.

Mezi sloučeniny s interkalativním potenciálem patří například cytostatika, která se používají při léčbě rakoviny. Při použití interkalativních látek je během léčby způsobeno poškození DNA, které způsobí odumření nádoru.

Funkce a úkol

Během biochemické interkalace se molekuly uvnitř DNA samy vkládají do dvojité spirály sousedních párů bází a narušují replikaci a transkripci genetického materiálu. V procesu replikace interkalace způsobuje především rastrové mutace, které jsou známé také jako čtení čtecích rámců, čtení čtecích rámců nebo mutace posunu snímků.

Během interkalace jsou vloženy (3n + 1) páry bází, které falšují mRNA mřížku v DNA. V důsledku toho vznikají mutované proteiny, jejichž aminokyselinová sekvence se ve všech pozicích mění z pozice mutace. Stop kodon je zaveden v raném stádiu, což ukončí syntézu proteinu z hlediska translace. Mutace obrazovky ke konci čtecího rámce někdy prodlužují polypeptid, protože ztěžují rozpoznávání fyziologického stop kodonu.

Lidé těží z interkalačních procesů především prostřednictvím cytostatik, které se používají k léčbě rakoviny. Přes lékařský pokrok posledních desetiletí jsou cytostatika stále považována za nejúčinnější léčebnou metodu pro maligní rakovinu díky svým interkalativním vlastnostem. Toxické chemické látky se používají v chemoterapii a narušují, zpožďují nebo brání buněčnému cyklu nádorových buněk, takže se zhoubné buňky již nerozšíří nebo nerozšíří.

Poškození DNA způsobené interkalací způsobuje chromozomové aberace nebo narušuje vývoj vřetenového aparátu. Tímto způsobem je dělení cílových buněk zpomaleno nebo vypnuto.

Skupina cytostatik zahrnuje různé látky s chemicky velmi odlišnými strukturami. Známými interkalativními látkami tohoto typu jsou aktinomycin, antracykliny nebo daunorubicin. Lidé také těží z principu interkalace ve spojení s jinými drogami. Například chemoterapeutický účinek antibiotik je připisován interkalačnímu spojení.

Zde najdete své léky

Nemoci a nemoci

Thalidomid odpovídá derivátu kyseliny glutamové, který má tlumící účinek na centrální nervový systém a kromě imunosupresivního má také protizánětlivé účinky. Látka se považuje za interkalativní.

Protože thalidomid má uklidňující, spánek podporující, zánětlivý, růst nádoru a inhibici tvorby krevních cév, byl na konci 50. let 20. století k dispozici téměř každé domácnosti jako Contergan®. Vzhledem k interkalativním vlastnostem vede užívání látky v prvních třech měsících těhotenství k výše popsaným interkalačním procesům, které mají dramatický vliv na embryonální vývoj. Novorozenci se narodili se závažnými malformacemi končetin nebo vnitřních orgánů.

Díky svým interkalativním vlastnostem blokuje růstový faktor VEGF, takže je inhibována tvorba krevních cév v embryonálním vývoji. Protože embryo reaguje zvláště citlivě na škodlivé vlivy během prvních tří měsíců vývoje, může kromě malformací vést i ke ztrátě během této doby.

Kromě těchto ničivých následků jsou interkalativní látky spojeny s karcinogenním, tj. Karcinogenním účinkem. To platí například pro určitá barviva. Patří mezi ně ethidiumbromid nebo EtBr, který v molekulární genetice barví nukleové kyseliny. Ethidiumbromid má empirický vzorec C21H20BrN3 a interkaluje mezi dvěma řetězci DNA, takže dochází k barvení.

Protože barvivo absorbuje UV záření ve vlnových délkách od 254 do 366 nm a emituje oranžově-červené světlo s vlnovými délkami 590 nm, je nenahraditelné jako barvivo v molekulární genetice. Ethidiumbromid barví vzorky DNA, které byly předtím separovány pomocí agarózového gelu. Barvivo se okamžitě přidá do gelu. Tímto způsobem se barvivo váže na DNA, čímž DNA specificky zviditelňuje. Protože ethidiumbromid je potenciálně karcinogenní, musí být při jeho používání přijata příslušná bezpečnostní opatření, aby se zabránilo přímému kontaktu se sliznicemi nebo kůží. Totéž platí pro všechny ostatní interkalativní látky s karcinogenními účinky.