Interlatsioon

Interlatsioon "osakeste", näiteks molekulide või ioonide, lisamine teatud keemilistesse ühenditesse nagu kristallvõred. Biokeemias seostatakse seda terminit osakeste interkaleerimisega DNA naaberbaasipaaride vahel, mis võib põhjustada võre mutatsioone. Näiteks talidomiidil on interkalatiivsed omadused, mis põhjustas väärarenguskandaali.

Mis on interkalatsioon?

Keemias mõistetakse interkalatsiooni molekulide, ioonide või aatomite interkallatsiooniks keemilistes ühendites. Osakeste struktuur püsib säilitamisprotsessis põhimõtteliselt muutumatu. Anorgaanilises keemias viitab intercalatsioon peamiselt osakeste intercalatsioonile kihtkristallide kristallvõretasandite vahel. Sellega seoses tuleks mainida näiteks leelismetalli interkalandumist grafiidis, mis loob uusi ühendeid interkalatsioonikomplekside kujul. Kristallide interkalatsiooniühendid nõuavad suurtes interaktsioonijõudus osalevates kihtides ja minimaalseid jõude külgnevate kihtide vahel.

Biokeemias tähistab see termin jällegi DNA-d. Protsessi käigus sisestavad teatud molekulid DNA kahekordse spiraali, pigistades neid naabruses asuvate aluspaaride vahel.

Biokeemilise interkalatsiooni protsess ei ole füsioloogiline protsess. See on patofüsioloogiline protsess, mis häirib DNA replikatsiooni ja transkriptsiooni.

Interkalatsioon on põhjuslikult seotud geneetiliste mutatsioonidega, mis on replikatsiooniprotsessis valdavalt olulised. Tulemuseks on üksikute kudede väärarengud. Lisaks mutageensetele omadustele öeldakse, et interkalatsioon biokeemilises mõttes on ka kantserogeenne, st kantserogeenne.

Interkalatiivse potentsiaaliga ühendid hõlmavad näiteks tsütostaatilisi aineid, mida kasutatakse vähiravis. Interkalatiivsete ainete kasutamisel kahjustatakse ravi käigus DNA-d, mis põhjustab kasvaja surma.

Funktsioon ja ülesanne

Biokeemilise interkalatsiooni ajal sisestavad DNA-s olevad molekulid naabruses asuvate aluspaaride kahekordse keermega ja häirivad geneetilise materjali replikatsiooni ja transkriptsiooni. Replikatsiooniprotsessis põhjustab interkalatsioon peamiselt rastermutatsioone, mida nimetatakse ka lugemisraami mutatsioonideks, lugemisraami nihkeks või kaadri nihke mutatsioonideks.

Interkalatsiooni käigus sisestatakse (3n + 1) aluspaare, mis võltsivad DNA mRNA võre. Selle tagajärjel moodustuvad muteerunud valgud, mille aminohappejärjestus on kõigis asendites mutatsiooni asukohast alates muutunud. Stoppkoodon võetakse kasutusele varases staadiumis, mis lõpetab valkude sünteesi translatsiooni mõttes. Ekraanimutatsioonid lugemisraami lõpu poole pikendavad mõnikord polüpeptiidi, kuna need raskendavad füsioloogilise stoppkoodoni äratundmist.

Inimesed saavad interkalatsiooniprotsessidest kasu peamiselt vähiravis kasutatavate tsütostaatikumide kaudu. Vaatamata viimaste aastakümnete meditsiinilisele arengule peetakse tsütostaatilisi aineid nende interkalatiivsete omaduste tõttu endiselt kõige tõhusamaks pahaloomulise vähi ravimeetodiks. Mürgiseid keemilisi aineid kasutatakse keemiaravis ja need häirivad, viivitavad või takistavad kasvajarakkude rakutsüklit, nii et pahaloomulised rakud enam ei leviks ega leviks.

Interkalatsioonist põhjustatud DNA kahjustused põhjustavad kromosoomaberratsioone või häirivad spindli aparaadi arengut. Sel viisil aeglustatakse või lülitatakse välja sihtrakkude jagunemine.

Tsütostaatiliste ainete rühma kuuluvad erinevad keemiliselt väga erineva struktuuriga ained. Seda tüüpi teadaolevad interkalatiivsed ained on aktinomütsiin, antratsükliinid või daunorubitsiin. Inimestel on interkalatsiooni põhimõttest kasu ka seoses teiste ravimitega. Näiteks omistatakse antibiootikumide kemoterapeutiline toime interkalatsiooni ühendusele.

Ravimid leiate siit

Haigused ja tervisehäired

Talidomiid vastab glutamiinhappe derivaadile, millel on kesknärvisüsteemi vähendav toime ja lisaks immunosupressiivsele toimele ka põletikuvastane toime. Ainet peetakse interkalatiivseks.

Kuna talidomiidil on rahustav, une soodustav, põletikuline, tuumori kasvu ja veresoonte teket pärssiv toime, tehti see 1950ndate aastate lõpus peaaegu igale leibkonnale kättesaadavaks kui Contergan®. Intercalatiivsete omaduste tõttu viib aine võtmine raseduse esimese kolme kuu jooksul ülalpool kirjeldatud interkaleerumisprotsessidesse, millel on dramaatiline mõju embrüo arengule. Vastsündinud sündisid jäsemete või siseorganite raskete väärarengutega.

Intercalatiivsete omaduste tõttu blokeerib aine kasvufaktorit VEGF, nii et embrüonaalses arengus on veresoonte moodustumine pärsitud. Kuna embrüo reageerib kahjulike mõjude suhtes eriti tundlikult esimese kolme arengukuuga, võib selle aja jooksul tekkinud väärarengute tõttu selle isegi kaotada.

Lisaks sellistele laastavatele tagajärgedele on interkalatiivsed ained seotud kantserogeense, st kantserogeense toimega. See kehtib näiteks teatud värvainete kohta. Nende hulka kuuluvad etiidiumbromiid või EtBr, mis molekulaargeneetikas värvib nukleiinhappeid. Etiidiumbromiidil on empiiriline valem C21H20BrN3 ja see on seotud kahe DNA ahelaga, nii et toimub värvumine.

Kuna värvaine neelab UV-valgust lainepikkustel 254–366 nm ja kiirgab oranži-punast valgust lainepikkusega 590 nm, on see molekulaargeneetikas värvainena asendamatu. Etiidiumbromiid värvib DNA proove, mis on eelnevalt agaroosgeeli abil eraldatud. Värvaine lisatakse kohe geelile. Sel viisil seostub värvaine DNA-ga, muutes DNA spetsiifilisel viisil nähtavaks. Kuna etiidiumbromiid on potentsiaalselt kantserogeenne, tuleb selle kasutamisel võtta ettevaatusabinõusid, et vältida otsest kokkupuudet limaskestade või nahaga. Sama kehtib kõigi teiste kantserogeense toimega interkalatiivsete ainete kohta.