Mutagen (Dansk)

Mutagen
n., plural: mutagener

Definition: ethvert stof eller et stof, overtalelse eller forårsage genetiske mutation

Mutagen Definition

Hvad er en mutagen? En mutagen er et stof eller middel, der forårsager DNA-svækkelse, der resulterer i ændring af DNA-sekvensen. Denne ændring af DNA-sekvensen er kendt som mutation.

ethvert middel, der forårsager mutation, kaldes mutagen., Mutagener kan være fysiske mutagener, kemiske mutagener eller biologiske mutagener. Et stofs evne til at inducere ændringer i baseparene af DNA eller mutation er kendt som mutagenicitet.

DNA er det arvelige materiale i den levende celle. DNA er et polynukleotid, der består af et antal nukleotidenheder. Disse enheder består igen af nitrogenholdige nukleobaser (cytosin , guanin , adenin eller thymin), der er kovalent bundet med sukker (især deo .yribose) og en fosfatgruppe., Det typiske mønster af nukleinsyrebaser koder for al den genetiske information i en celle. Et mutagen ændrer det specifikke mønster og sekvens af nukleinsyrebaserne i DNA ‘ et, hvilket resulterer i ændringen i proteinet transkriberet fra det. Selvom disse ændringer kan være arvelige eller ikke-arvelige afhængigt af deres forekomst i somatiske celler eller kimlineceller.nogle af de almindelige eksempler på mutagener er – UV-lys, røntgenstråler, reaktive o .ygenarter, alkyleringsmidler, basanaloger, transposoner osv.,

Typer af Mutationer

Afhængigt af celler, der er berørt af mutagen, mutationer kan klassificeres som følger:

Somatiske mutationer

Disse er de mutationer, der opstår i den ikke-reproduktive celler (somatiske celler) af det levende væsen., Talrige typer af somatiske mutationer må ikke manifesteres for at påvirke et individ på grund af kroppens reparative og kompenserende processer. Imidlertid kan en somatisk mutation, der ændrer celledelingsmønstrene i cellen, til sidst resultere i dannelse af kræftceller eller væv.

Kimlinjemutationer

disse mutationer forekommer i gameter eller i de reproduktive celler, der producerer gameter eller kønsceller. Disse mutationer er arvelige og overføres til det næste afkom i alle deres celler (både somatisk og kimlinie)., Forskellige kemikalier er blevet klassificeret afhængigt af deres mutagenicitet i kimlineceller, nævnt i tabellen.,ished til at forårsage germline-arvelige mutationer, der er baseret på epidemiologiske beviser

mutagener er kendt for at øge forekomsten af mutationer over det spontane niveau. Men her er det vigtigt at forstå, at al svækkelse eller skade i DNA ikke kan mærkes som mutationer. I de fleste tilfælde fjernes den beskadigede eller den ændrede del af DNA ved hjælp af DNA-polymeraser under cellereparationsprocessen. Imidlertid har mutationerne forårsaget af mutagener en tendens til at undslippe denne proces med cellereparation og således opnå en status af ‘permanent’ ændring i DNA ‘ et.,

tre typer DNA-mutationer er kendt for at forekomme:

1. Basissubstitutioner. Single-base substitution er kendt som’punktmutation’. Disse er de mest almindelige typer af mutationer, der kan resultere i tavs, missense eller nonsens.
   • tavse mutationer: Substitution af en base, der forekommer på kodonens tredje position. Der er således en positiv mulighed for, at en identisk codon vil blive genereret, der vil kode for den samme aminosyresekvens. Således er der ingen ændring i gensekvensen, hvilket resulterer i en stille mutation.,
   • Missense: en basesubstitution, der fører til generering af en gensekvens, der koder for forskellige aminosyrer og til sidst en anden polypeptidsekvens.nonsens: en basesubstitution, der resulterer i generering af en gensekvens, der afkorter den oversættelse eller ændring, der fører til generering af et stopkodon, der til sidst danner et ikke-funktionelt protein, er kendt som Nonsensmutation.
2. sletning. Som navnet antyder, sletning af et eller flere basepar på DNA ‘ et., Dette kan resultere i en rammeskift, når et eller flere basepar slettes/fjernes fra DNA ‘ et.
3. indsættelser. Tilsætningen af yderligere basepar i DNA ‘ et kan også være rammeskift. Denne rammeskift afhænger dog af, om tilføjelsen af basepar har fundet sted i multipla af tre basepar.

Læs: genetiske mutationer – fri vejledning om mutationer på genniveau og den skade, som disse mutationer kan medføre.,

Understanding Mutagen Biology: molecular mechanisms of mutagenesis

So, how do these mutagens cause mutations? Let’s understand the molecular mechanism of action., Mutagener handle på DNA ‘ et i en lang række måde, er nogle af de fælles mekanisme for at udøve mutagenese er:

DNA-skader

Den specifikke rækkefølge af purin baser (guanin og adenin) og pyrimidin baser (cytosin og thymin), der er forbundet med en hydrogen-binding, dvs, guanin (G)/cytosin (C) og indkode alle de genetiske oplysninger for et levende væsen. Et mutagen, der ændrer disse basesekvenser, kan resultere i DNA-skade.,

Spontane skader

Spontane base deamination, hydrolyse af puriner eller pyrimidines, og deoxyribose bond resulterer i dannelsen af apurinic/apyrimidinic (AP) – sites. Dette resulterer i sidste ende i at udsætte sukker-fosfat-rygraden for DNA-strengbrud. Derudover findes tautomere former af baserne, som kan resultere i flere base mispairing.,

kemiske addukter

visse kemiske mutagener er arter med elektronmangel, dvs.meget reaktive elektrofiler. Disse reaktive mutagener kan danne kovalent bundne nukleofile addukter i DNA, som kan stabilisere de alternative tautomere strukturer af purin/pyrimidinbaserne. Dette vil i sidste ende ændre baseparkodningen. Dette vil resultere i transkription af ukorrekt baseparinformation og øget modtagelighed for hydrolyse af DNA ‘ et sammen med den øgede dannelse af AP-steder., Derudover kan visse mutagener også fremme tværbinding mellem DNA og intrastrand, hvilket forhindrer adskillelsen af DNA-strenge. Således resulterer i komplikationer under DNA-replikation, transkription og reparationsprocesser.

Oxidative skader

Mutagener kan medføre oxidativt stress, som resulterer i dannelse af frie radikaler (oxygen eller nitrogen)., Disse frie radikaler er meget reaktive forbindelser med uparrede elektroner og kan være hydroperoxide, hydroxyl, og superoxid-delen. Disse frie radikaler interagerer med DNA og resulterer i brud på DNA-strenge, hydrolyse af baserne eller udvikler læsioner på DNA-strengen.

DNA-interkalering

Nogle af mutagenerne interkalerer sig mellem de to komplementære DNA-strenge. Dette resulterer i afbrydelse af hydrogenbindingen blandt baseparrene. Til sidst resulterer sådanne interkalationer i fejlagtige eller forkerte replikations-og transkriptionsprocesser.,

Metabolisk aktivering

Den normale metaboliske proces, som foregår majorly i leveren består af to faser, jeg.e, fase i og fase II. Disse metaboliske processer, der har til formål at fjerne uønskede stoffer fra kroppen ved at øge dets opløselighed. Trin I udføres af cytokrom P450-en .ymsystemet, hvor hydro .yleringsprocessen finder sted., Mens der i Fase II, bøjning proces for at tilføje polære grupper er foretaget via glutathion S-transferase, glucuronid transferase, mikrosomale epoxid hydrase, eller acetyltransferase. I denne fase II inaktiveres størstedelen af mutagenerne generelt, men visse en .ymer som flavinmonoo .ygenase og prostaglandin h-syntetase har vist sig at aktivere mutagenerne.

typer og eksempler på mutagener

Der er stort set tre hovedkategorier af mutagener. Se figuren nedenfor.,

Physical agents

• Radiation. Radiations were the first agents reported to be mutagenic., Ioniserende og ikke-ioniserende stråling, ligesom UV-stråler, røntgenstråler, alfa-stråler, og neutroner, har vist sig at udøve mutagene virkninger. De fleste af disse strålinger udøver en dødelig (dvs. dræber cellen) eller sub-dødelig (dvs.,, ændre funktion af cellen) effekt af direkte skader eller DNA nukleotider af:
  • overtalelse-cross-linking af DNA eller protein
  • at bryde kromosomer
  • at bryde af tråde eller kromosomal tab
  • molekylemæssigt sletning af baser/DNA streng brud

  Den ioniserende stråling eller høj energi stråling, så som røntgen-og γ-stråler, majorly lov om dividere celler og påvirke ikke kun DNA. Lipider og proteiner ændres også af deres virkning. Disse stråler genererer molekyler med frie radikaler, der forårsager DNA-eller kromosombrud.,

  røntgen i dosis på 350-500 rems betragtes som dødelig, da de ved denne dosis inducerer brud på phosphodiesterbindinger, hvilket resulterer i brud på DNA-strenge. UV-stråling er ikke-ioniserende stråling, da de har mindre energi i forhold til røntgenstråler. Disse er almindeligt anvendt til sterilisering og dekontaminering procedurer.

  Base deletion, strengbrud, tværbinding og dannelse af nukleotiddimerer er nogle af de mekanismer, hvormed UV-stråling udøver deres mutagene virkning.

  UV-stråler er af tre typer, UV A, UV B og UV C., UV – A er UV-stråler med en bølgelængde på 320 Nm (næsten synligt område) og er kendt for at resultere i dimerisering af pyrimidiner. Denne form for pyrimidindimerisation resulterer i ændring af DNA-strukturen, som afværger dannelsen af replikationsgaffelen under replikationsprocessen. En sådan dimerisering kan føre til sundhedsmæssige problemer. UV – B har en bølgelængde på 290-320nm og meget dødelig for DNA. UV-C stråler har en bølgelængde på 180-290nm og er de mest dødelige såvel som kræftfremkaldende. UV-C-stråler absorberes hovedsageligt af O .onlaget.,

  

• Varme. DNA er følsomt over for temperaturer over 95 C. C. Over 95◦C bryder phosphodiesterbindingerne i DNA, hvilket resulterer i brud på DNA-strengen. Således resulterer varme i DNA-brud.

kemiske stoffer

• Baseanaloger. Disse midler besidder strukturelle ligheder med baserne dvs.,, puriner og pyrimidiner. De mest almindelige baseanaloger, der betragtes som et kemisk mutagen, er-5-Bromouracil og aminopurin. På grund af strukturelle ligheder bliver disse midler med DNA-baserne inkorporeret i DNA-strukturen under replikationsprocessen. Aminopurin ligner adenin og kan danne et basepar med C eller T (selvom baseparring med C er sjælden).
  

  

  5-Bromouracil udviser tautomere former. Hver af de tautomere kombinerer med forskellige basepar. Keto form af 5-bromouracil erstatter thymin i DNA og danner et par med adenin i DNA, mens enol tautomere danner et komplementært basepar med guanin. 5-Bromo uracil resulterer derved i en punktmutation. Afhængig af den tautomere form ændrer et sådant DNA, der indeholder 5-Bromouracil, således basepar fra A – T til G – C eller fra en G-C til en A-T.,

  

• Intercalating agenter. Interkalaterende midler er de molekyler, der har en hydrofob heterocyklisk ringstruktur og ligner ringstrukturen af basepar. Disse midler placerer sig i DNA-Heli .en, som i sidste ende forstyrrer replikationen, translationen og transkriptionen, hvilket resulterer i mutation, oftest rammeskiftmutation., Ethidiumbromid, proflavin, acridinorange, actinomycin D eller daunorubicin osv. Blandt disse er Daunorubicin sammen med Epirubicin, Epirubicin og Mito .antron nogle af de almindelige anti-cancer eller antineoplastiske lægemidler.
• metalioner. Mineralioner som nikkel, krom, kobolt, cadmium, arsen, krom og jern genererer reaktive o .ygenarter (ROS), der forårsager DNA-hypermethylering og derved fremmer DNA-skade og forhindrer DNA-reparationsprocessen.
• alkyleringsmidler., Disse midler inducerer alkylgrupper i DNA, hvilket resulterer i DNA-skade. Indførelsen af alkylgrupperne øger ioniseringen, der resulterer i baseparringsfejl og til sidst inducerer huller i DNA-strengen. Nogle af de fælles alkylerende stoffer er ethylnitrosourea, sennepsgas, vinylchlorid, Methylhydrazine, Busulfan, Carmustin, lomustine, Dimethyl-sulfat, Temozolomide, Dacarbazin -, Ethyl-ethan-sulfat, og Thio-TEPA. Skønt under DNA-reparationsprocessen kan disse midler fjernes fra DNA ‘ et ved depurineringsprocessen. Depurination er en ikke-mutagen proces.,

Biologiske agenser

• Transposoner og Indsættelse sekvenser (ER). De er enheder af DNA, der foretager selvstyret flytning/multiplikation af DNA-fragmentet. Den enkleste type transposoner (~10-50 basepar lang) er kendt som indsættelsessekvenser eller er. Både IS og transposon er også kendt som hoppe gener som de bevæger sig fra hele DNA., Tilsætningen af transposoner til kromosomalt DNA Afbryder genernes funktionalitet. Både IS og transposoner koder informationen for en .ymet transposaser, der hjælper med at skabe det nye transpositionssted i DNA ‘ et. Tre typer transposoner findes normalt:
  1. replikative transposoner: transposonerne, der bevarer det originale locus og translokerer dets kopi.
  2. konservative transposoner: i disse transposoner oversætter den originale transposon sig selv.,disse transposoner translokerer via RNA-mellemprodukter
• vira. Forstyrrelse af genetisk funktion kan være resultatet af indsættelse af viralt DNA i genomet. Visse vira, f.eks. Rous sarkomvirus, er rapporteret at inducere kræft. Det kan således siges, at vira kan være mutagene.
• bakterier. Visse betændelsesfremkaldende bakterier som Helicobacter pylori producerer reaktive iltarter, der resulterer i DNA-skade og reduceret DNA-reparation. Dette øger sandsynligheden for mutationen.,

Mutagen vs Kræftfremkaldende

På dette tidspunkt, det er vigtigt at forstå forskellen mellem mutagene og kræftfremkaldende stoffer. Disse to udtryk er nært beslægtede og betragtes ofte som synonyme. Disse er dog to forskellige udtryk.
mutagener er de stoffer, der inducerer ændringer i DNA ‘ et, som kan være arvelige eller ikke-arvelige., Kræftfremkaldende stoffer er det stof, der inducerer ukontrollabel celledeling, der resulterer i udvikling af tumor, som måske eller måske ikke er kræft. Selvom disse udtryk er korreleret så ofte de mutagene stoffer kan fremkalde ændringer i det genetiske materiale i cellen, der kan føre til carcinogenese. Carcinogenese kan således være en resulterende virkning af mutagene ændringer induceret af mutagener. Mutagener er også kendt for at øge hyppigheden af kræftfremkaldende hændelser.,

det er også vigtigt at forstå, at alle mutationer muligvis ikke er livstruende, mens carcinogenese resulterer i livstruende resultater.

et andet nært beslægtet og ofte synonymt anvendt udtryk er ‘teratogenerne’. Teratogener er de midler, der kan fremkalde abnormitet eller defekter i fosteret eller fødselsdefekter, mens de ikke viser nogen effekt på moderen. Ethanol, kviksølvforbindelser, phenol, blyforbindelser, carbondisulfid ,yleneylen og toluen er nogle af de teratogene forbindelser., Thalidomid er det mest velbeskrevne teratogene lægemiddel, der oprindeligt blev ordineret til morgenkvalme hos gravide kvinder i begyndelsen af 1950 ‘ erne. thalidomid inducerede udbredte fødselsdefekter som manglende ben, arme, ører osv. Disse udbredte forekomster førte til tilbagetrækning af lægemidlet fra dets anvendelse.

senere, i de tidlige 2000 ‘ ere, blev thalidomid genindført til behandling af myelom og spedalskhed. De andre kendte teratogene stoffer er Phenobarbital, valproat, Tretinoin, Tetracykliner, fluoroquinoloner, warfarin, Propylthiouracil (PTU), methimazole (MMI), carbimazole, store doser af Vitamin A, Diethylstilbestrol, osv. Diethylstilbestrol er kendt for at være kræftfremkaldende såvel som teratogent.

effekten af mutagener

mutationer er ændringerne i det genetiske materiale i en celle. Disse mutationer kan være dødelige eller ikke-dødelige, og også, disse kan være arvelige såvel som ikke-arvelige. Uanset hvad der er tilfældet, ændrer mutationer den genetiske sammensætning.

mange mutationer kan faktisk føre til forskellige sygdomme. Visse mutationssygdomme er arvelige og forekommer på grund af mutation i kimcellen., En sådan sygdom er seglcelleanæmi, der opstår på grund af en enkelt missense-mutation ved codon 6 af β-globin-genet i kimceller. Denne mutation resulterer i udskiftning af glutaminsyren i position 6 i det normale protein med valin. Denne modifikation påvirker alvorligt det iltbærende protein, dvs.hæmoglobin. Det muterede hæmoglobin har en stærkt reduceret iltbærende egenskab, og erytrocytter bliver stive, hvilket resulterer i smertefuld passage af blodcellerne og endda blokade i kapillærerne og vævsskade., Interessant nok er de defekte erytrocytter resistente over for malaria, og denne mutation er således opretholdt i den afrikanske befolkning. Nogle af de sygdomme, der er resultatet af mutation, er retinoblastom eller retinale tumorer hos børn, Tay-Sachs sygdom, phenylketonuri, farveblindhed og cystisk fibrose.

det er dog også vigtigt at forstå, at mutationer ikke nødvendigvis er dødelige eller skadelige. Størstedelen af de mutationer, der forekommer, er slet ikke skadelige. Faktisk er mutationer ansvarlige for variationerne i genpoolen, der til sidst har ført til livets udvikling gennem årene på jorden. Populationer med forskellige mutationer har været i stand til at overleve den naturlige udvælgelsesproces og har udviklet sig i henhold til kravet., De befolkninger, der ikke har været i stand til at udvikle sig eller gennemgå ændringer i henhold til ændringerne i deres miljø, er til sidst omkommet. Faktisk er mutation det første skridt mod evolution. Udvikling af pelsfarve af insekter og dyr til camouflage er et sådant evolutionært genetisk trin. En interessant gavnlig mutation findes i et lille italiensk samfund, der har muteret proteinapolipoprotein kendt som Apolipoprotein A1-Milano (eller Apo A1M). Normal Apolipoprotein er proteinet ansvarlig for transport af kolesterol. Den muterede version af Apolipoprotein dvs.,, Apo A1M fjerner ikke kun kolesterol, men det opløser også PLA .ues og har også antio .idantegenskab. Således er det italienske samfund, der har denne muterede Apo A1M, beskyttet mod hjertesygdomme.