Alkylace charakterizuje přenos alkylové skupiny z jedné molekuly do druhé. Alkylace mají mutagenní a karcinogenní účinky, protože DNA a RNA jsou často napadány a pozměňovány alkylačními činidly. Takzvaná alkylační činidla se v medicíně používají jednak k inhibici buněčného růstu cytostatika a na druhé straně jsou spouštěči rakovina nebo způsobit potomkovi dědičné poškození.
Co je to alkylace?
Alkylace charakterizuje přenos alkylové skupiny z jedné molekuly do druhé. DNA a RNA jsou často atakovány a pozměňovány alkylačními činidly. Určité chemické látky mají díky své schopnosti vyvolat alkylaci mutagenní a karcinogenní účinky. Alkylace zahrnuje přenos alkylových skupin. Zvláštním případem alkylací je methylace. Methylová skupina také patří k alkylům. Methylace však vždy probíhají za fyziologických podmínek v těle, zatímco alkylové skupiny s více než jednou uhlík atomy jsou obvykle indukovány látkami cizími tělu. Methylace DNA jsou zodpovědné za epigenetické změny. Kromě toho v organismu probíhá také mnoho dalších methylačních reakcí. Při těchto reakcích se methylové skupiny přenesou na specifické funkční skupiny, jako jsou hydroxylové, aminoskupiny nebo sulfhydrylové skupiny. Při přenosu ethylových, propylových nebo dokonce alkylových skupin s vyšším řetězcem je ovlivněn zejména genetický materiál. Čím více alkylových skupin se váže na DNA, tím častěji se řetězce DNA lámou. Kromě toho se na sebe mohou také vázat různé prameny. Nakonec vždy vyšší alkylace řetězce vést ke změně nukleové kyseliny molekuly. V důsledku změn nukleové kyseliny je mimo jiné inhibován růst buněk.
Funkce a úkol
Vzhledem k inhibičnímu účinku alkylací na růst jsou potenciální aplikace v rakovina léčba je doporučena. Ačkoli mají alkylační sloučeniny karcinogenní účinek, mohou současně zastavit neinhibovaný růst existujících rakovina buňky. Zničením DNA je přerušen růst v proliferujících buňkách (dělících se buňkách) v takzvaných kontrolních bodech buněčného cyklu. Buňka pomalu umírá. To platí pro rakovinné buňky i pro buňky, které za fyziologických podmínek silně rostou, jako jsou imunitní buňky, buňky sliznice, vlasy kořenové buňky a zárodečné buňky. Zatímco ke změnám v DNA dochází v každé buňce, účinek a intenzita je největší u proliferujících buněk. Nejvíce jsou tedy ovlivněny buňky, které se dělí zvlášť rychle. To je základ pro selektivní účinek cytostatik drogy na rakovinové buňky. Z tohoto důvodu se pro rakovinu používá mnoho alkylačních cytostatik terapie jako část chemoterapie. Při dlouhodobém užívání těchto látek se zvyšuje jejich škodlivost, protože i pomaleji rostoucí buňky jsou v menší míře geneticky modifikovány. Ve zvláštním případě methylace je do značné míry také methylována DNA. K žádné genetické změně však nedochází. Základní sekvence zůstává nezměněna. Methylové skupiny jsou připojeny pouze k cytidinu. Methylované oblasti DNA jsou neaktivní, takže zde již nelze číst genetický kód. To vede k epigenetickým změnám v DNA. DNA je tak modifikována, ale genetický kód zůstává nedotčen. V důsledku epigenetických změn se tělo mění také ve formě modifikací fenotypu. Právě tyto procesy jsou odpovědné za vliv prostředí na formování a expresi charakteristických znaků, které nejsou zcela určeny genotypem. Diferenciace jednotlivých buněk do různých orgánů a tkání souvisí také s epigenetickými změnami. Diferenciace je způsobena diferenciální aktivitou genů v různých typech buněk.
Nemoci a poruchy
Základem chemoterapie je založen na cytostatickém účinku alkylačních látek. Současně jsou však závažné vedlejší účinky chemoterapeutických látek také způsobeny jejich alkylačními účinky. Tato činidla uplatňují svůj terapeutický účinek proti rakovině v důsledku jejich inhibice růstu na buňky. Rakovinové buňky růst nejrychlejší. Proto jsou ovlivněny nejvíce. Rovněž je však narušen růst imunitních buněk, buněk sliznice nebo zárodečných buněk. Výsledkem jsou dobře známé vedlejší účinky chemoterapie které se projevují náchylností k infekci, nevolnost, zvracení, anémie, vypadávání vlasů, suché sliznice a další nepříjemné příznaky. Důležitá cytostatika pro chemoterapii představují deriváty dusík-stránkové sloučeniny, alkylsulfonáty, nitrosomočoviny a různé další skupiny látek. Společně mají všichni alkylační účinek na DNA, která je v tomto procesu zničena. Na rakovinu lze použít všechny účinné látky terapie, ale mají odpovídající nepříjemné vedlejší účinky. Pokud zdravý člověk přijde do styku s těmito látkami, zvyšuje se jeho riziko vzniku rakoviny. Krátkodobým účinkem těchto látek je zastavení dělení buněk a smrt buněk. Postupné změny v DNA v pomalu rostoucích buňkách také mohou vést k jejich transformaci na rakovinné buňky v dlouhodobém horizontu. Alkylační chemické sloučeniny v průmyslu a potravinářském průmyslu mají v některých případech také karcinogenní a mutagenní účinky. Patří mezi ně dimethylsulfát v chemickém průmyslu a studený sterilizátory dimethyl dikarbonát a diethyldikarbonát v potravinářském průmyslu. Vlastní methylace těla může také vést na nemoci, pokud se vyskytnou nesprávně. Zvýšené nebo snížené gen aktivita je založena na methylaci DNA. Pokud je však methylace vadná, dojde k rozvoji nemocí. Například nádory se mohou vyvinout v důsledku nesprávnosti gen aktivace. To je pravda, pokud regulační gen pro buněčné dělení je neaktivní. Ale aktivace genů, které by normálně měly být neaktivní, může také vést k degeneraci buněk. U různých nádorů byly nalezeny odlišné vzorce methylace k odpovídajícím zdravým tkáním. Nezáleží na tom, zda je stupeň methylace příliš silný nebo příliš slabý.
