Alkylering karakteriserer overføringen av en alkylgruppe fra ett molekyl til et annet. Alkyleringer har mutagene og kreftfremkallende effekter, da DNA og RNA ofte blir angrepet og endret av alkyleringsmidler. De såkalte alkyleringsmidlene brukes i medisin på den ene siden for å hemme cellevekst som cytostatika og, derimot, er triggere av kreft eller forårsake arvelig skade på avkommet.
Hva er alkylering?
Alkylering karakteriserer overføringen av en alkylgruppe fra ett molekyl til et annet. Ofte blir DNA og RNA angrepet og endret av alkyleringsmidler. Enkelte kjemiske stoffer utvikler mutagene og kreftfremkallende effekter gjennom deres evne til å indusere alkylering. Alkylering innebærer overføring av alkylgrupper. Et spesielt tilfelle av alkyleringer er metylering. Metylgruppen tilhører også alkylene. Imidlertid finner metyleringer alltid sted under fysiologiske forhold i kroppen, mens alkylgrupper med mer enn en karbon atom induseres vanligvis av stoffer som er fremmed for kroppen. Metyleringer av DNA er ansvarlige for epigenetiske endringer. I tillegg finner mange andre metyleringsreaksjoner også sted i organismen. I disse reaksjonene overføres metylgrupper til spesifikke funksjonelle grupper slik som hydroksy-, amino- eller sulfhydrylgrupper. Når etyl-, propyl- eller til og med høyere kjedede alkylgrupper overføres, påvirkes spesielt det genetiske materialet. Jo flere alkylgrupper binder seg til DNA, jo oftere bryter DNA-strengene. Videre kan forskjellige tråder også binde seg til hverandre. Til slutt, høyere kjedede alkyleringer alltid føre til endringen av nukleinsyren molekyler. Som et resultat av nukleinsyreendringene hemmes cellevekst blant annet.
Funksjon og oppgave
På grunn av den veksthemmende effekten av alkyleringer, potensielle anvendelser i kreft behandling er foreslått. Selv om alkylerende forbindelser har kreftfremkallende effekt, kan de samtidig stoppe uhemmet vekst av eksisterende kreft celler. Ved å ødelegge DNA blir vekst avbrutt i prolifererende celler (delende celler) ved såkalte kontrollpunkter i cellesyklusen. Cellen dør sakte. Dette gjelder for kreftceller så vel som for celler som er utsatt for sterk vekst under fysiologiske forhold, for eksempel immunceller, slimhinneceller, hår rotceller og kimceller. Mens endringer i DNA forekommer i hver celle, er effekten og intensiteten størst i prolifererende celler. Cellene som deler seg spesielt raskt, påvirkes dermed mest. Dette er grunnlaget for den selektive effekten av cytostatika narkotika på kreftceller. Av denne grunn brukes mange alkylerende cytostatika for kreft terapi som en del av kjemoterapi. Ved langvarig bruk av disse stoffene øker deres skadelighet, siden celler som vokser langsommere også er genetisk modifisert i mindre grad. I det spesielle tilfellet metylering metyleres også DNA i stor grad. Imidlertid skjer ingen genetisk endring. Basesekvensen forblir uendret. Metylgrupper er bare knyttet til cytidin. De metylerte områdene av DNA er inaktive, slik at den genetiske koden ikke lenger kan leses her. Dette fører til epigenetiske endringer i DNA. DNA blir således modifisert, men den genetiske koden forblir intakt. På grunn av epigenetiske endringer endrer kroppen seg også i form av modifikasjoner av fenotypen. Det er disse prosessene som er ansvarlige for miljøets innflytelse på dannelsen og uttrykket av karakteristiske trekk, som ikke er helt bestemt av genotypen. Differensiering av individuelle celler i forskjellige organer og vev har også å gjøre med epigenetiske forandringer. Differensiering er forårsaket av differensialaktiviteten til gener i forskjellige celletyper.
Sykdommer og lidelser
Grunnlaget for kjemoterapi er basert på den cytostatiske effekten av alkylerende stoffer. På samme tid skyldes imidlertid de alvorlige bivirkningene av kjemoterapeutiske midler også deres alkyleringseffekter. Disse midlene har sin terapeutiske effekt mot kreft på grunn av deres veksthemmende innflytelse på celler. Kreftceller vokse den raskeste. Derfor blir de mest berørt. Imidlertid er veksten av immunceller, slimhinneceller eller kjønnsceller svekket. Som et resultat blir de velkjente bivirkningene av kjemoterapi forekomme, som manifesterer seg i følsomhet for infeksjon, kvalme, oppkast, anemi, håravfall, tørre slimhinner og andre ubehagelige symptomer. Viktige cytostatika for cellegift representerer derivater av nitrogentapte forbindelser, alkylsulfonater, nitrosoureaer og forskjellige andre grupper av stoffer. Felles for dem er en alkylerende effekt på DNA, som blir ødelagt i prosessen. Alle aktive stoffer kan brukes til kreft terapi, men har de tilsvarende ubehagelige bivirkningene. Hvis en sunn person kommer i kontakt med disse stoffene, øker risikoen for å utvikle kreft. Den kortsiktige effekten av disse stoffene er å stoppe celledeling og få cellene til å dø. De gradvise endringene i DNA i sakte voksende celler kan også føre til transformasjonen til kreftceller på lengre sikt. Alkylerende kjemiske forbindelser i industrien og næringsmiddelindustrien har i noen tilfeller også kreftfremkallende og mutagene effekter. Disse inkluderer dimetylsulfat i kjemisk industri og forkjølelse sterilisatorer dimetyldikarbonat og dietyldikarbonat i næringsmiddelindustrien. Kroppens egne metyleringer kan også føre til sykdommer hvis de oppstår feil. Dermed økt eller redusert gen aktiviteten er basert på metylering av DNA. Imidlertid, når metylering er feil, utvikler sykdommer. For eksempel kan svulster utvikles som et resultat av feil gen aktivering. Dette gjelder hvis et regelverk gen for celledeling er inaktiv. Men aktivering av gener som normalt skal være inaktive kan også føre til degenerasjon av celler. I forskjellige svulster er det funnet divergente metyleringsmønstre til tilsvarende sunne vev. Det spiller ingen rolle om graden av metylering er for sterk eller for svak.
