Muteganai

https://www.whatisepigenetics.com/epigenetic-study-of-histone-modifications-and-dna-damage-could-lead-to-new-cancer-treatments/

Cheminiai mutagenai

Vienas iš daugelio žinomų cheminių mutagenų (medžiaga, sukelianti mutacijas) yra azoto rūgštis. Paveiksle galite matyti kaip azoto rūgštis gali adeniną (A) pakeisti į formą, kuri nebesiporuoja su timinu (T) (pagal komplementarumą), o poruojasi su citozinu (C). Kai DNR, kurioje yra tokių modifikuotų adeninų, replikuojasi, viena dukterinė DNR molekulė savo sekoje turės kitokias bazių poras, nei tėvinė molekulė. Ilgainiui, kai kurios tėvinės ląstelės DNR AT poros bus pakeistos GC poromis ląstelėse-anūkėse. Azoto rūgštis sukelia specifinių bazių porų pakitimus DNR molekulėje, tačiau kaip ir visi mutagenai, ji DNR molekulę pakeičia atsitiktinėse vietose.

Kitas cheminių mutagenų tipas – nukleozido analogas. Šios molekulės struktūriškai yra panašios į normalias azotines bazes, bet jos pasižymi šiek tiek kitomis poravimosi savybėmis. Pavyzdyje galite matyti 2-aminopuriną ir 5-bromouracilą. Kai augančios ląstelės gauna nukleozidų analogų (pavyzdžiui, augimo terpėje), analogai atsitiktinai, vietoje normalių bazių, inkorporuojami į ląstelės DNR. Tada, DNR replikacijos metu, dėl analogų buvimo atsiranda bazių poravimo klaidos. Netaisyklingai suporuotos poros bus toliau kopijuojamos tolimesnėse replikacijos reakcijose, kas sukelia pakitusias bazių poras ląstelėse-palikuonėse. Kai kurie priešvirusiniai ir priešvėžiniai vaistai yra nukleozidų analogai, pavyzdžiui, AZT (azidotimidinas), vienas iš vaistų, naudojamas ŽIV infekcijos gydymui. Viruso nukleorūgšties replikacijos metu įterpiami nukleozidų analogai. Tokie pakitę virusai nebegali sukelti infekcijos ir ji nebeplinta.

http://academic.pgcc.edu/~kroberts/Lecture/Chapter%207/mutagens.html

Kiti cheminiai mutagenai sukelia nedideles delecijas ir insercijas, dėl kurių pasislenka skaitymo rėmelis. Pavyzdžiui, tam tikromis sąlygomis benzopirenas, kurio yra dūmuose ir suodžiuose, yra efektyvus rėmelio poslinkio mutagenas. Rėmelio poslinkio mutagenai įprastai yra pakankamo dydžio ir cheminių savybių, kad galėtų įsiterpti tarp suporuotų dvigubos DNR spiralės bazių. Jie gali šiek tiek paslinkti dvi DNR grandines, palikdami tarpą ar išsikišimą vienoje iš grandinių. Kai tokia pakeista DNR grandinė yra replikuojama, viena ar daugiau bazių porų gali būti įterptos ar pašalintos naujoje dvigrandėje DNR. Įdomu tai, kad dažnai rėmelio poslinkio mutagenai yra karcinogenai (sukeliantys vėžį).

Radiacija

Rentgeno ir gama spinduliai yra radiacijos forma, kuri potencialiai gali būti muteganais, dėl gebėjimo jonizuoti atomus ir molekules. Dėl skvarbių jonizuojančios radiacijos spindulių elektronai iššoka iš jiems įprastų pozicijų. Tada šie elektronai bombarduoja kitas molekules ir sukelia dar daugiau žalos, o susidarę jonai ir laisvieji radikalai (molekuliniai fragmentai su nesuporuotais elektronais) yra labai reaktyvūs. Kai kurie iš šių jonų oksiduoja DNR bazes, taip atsiranda klaidos DNR replikacijoje, o jų taisymas sukelia mutacijas. Dar baisesnė pasekmė – kovalentinės DNR molekulės stuburo jungties trūkiai, kurie fiziškai suskaldo chromosomą.

Kita mutageninės radiacijos forma yra ultravioletinė (UV) šviesa, nejonizuojantis įprastos saulės šviesos komponentas. Svarbiausias tiesioginės UV šviesos efektas DNR molekulei yra žalingų kovalentinių ryšių susidarymas tarp tam tikrų DNR bazių. Grandinėje esantys gretimi timinai gali susijungti tarpusavyje, suformuodami timino dimerus. Šie dimerai (jei nėra pataisomi) gali sukelti didelės žalos arba net ląstelės mirtį, nes ji negali tinkamai transkribuoti ar replikuoti taip pažeistą DNR.

Bakterijos ir kiti organizmai turi fermentų, kurie gali pataisyti UV sukeltas pažaidas. Fotoliazės naudoja matomos šviesos energiją tam, kad atskirtų timino dimerus atgal į pradinius du timinus. Nukleotido taisymas, jį iškerpant, pateiktas paveiksle, sutinkamas ne tik UV sukeltos pažaidų taisyme, taip taisomos ir kitų priežasčių sukeltos mutacijos. Fermentai iškerpa netaisyklingas bazes ir užpildo tarpus naudojant naujai susintetintą DNR, kuri yra komplementari taisyklingai grandinei. Ilgą laiką mokslininkai svarstė, kaip netaisyklingos bazės yra atskiriamos nuo taisyklingų, jei jos nėra fiziškai deformuotos taip, kaip timinų dimerai. 1970 metais Hamilton Smith atsakė į šį klausimą, atrasdamas metilazes. Šie fermentai prideda metilo grupes prie pasirinktų bazių iškart po to, kai pagaminama DNR grandinė. Tada endonukleazė nukerpa nemetilintą grandinę.

Dėl susidūrimo su UV spinduliuote, pavyzdžiui, per ilgai deginantis saulėje, žmogaus odos ląstelėse taip pat atsiranda timino dimerų. Neištaisyti dimerai gali baigtis odos vėžiu. Žmonės, turintys xeroderma pigmentosum, paveldimą sutrikimą, kai padidėja jautrumas UV šviesai, turi defektinį DNR taisymą, iškerpant nukleotidus, todėl jie turi didesnę riziką susirgti odos vėžiu.

Sekit ir dalinkitės. Iki kito susitikimo :)

Informacijos šaltiniai: 

• Gerard J. Tortora, Berdell R. Funke, Christine L. Case. “Microbiology. An Introduction”. 11th edition. p.226-227