Mutagen (Norsk)

Mutagen
n., flertall: mutagens

Definisjon: en agent eller stoff inducing eller forårsaker genetisk mutasjon

Mutagen Definisjon

Hva er et mutagen? En mutagen er et stoff eller en agent som fører til DNA verdifall som resulterer i endring av DNA-sekvens. Denne forandringen i DNA-sekvensen er kjent som mutasjon.

Noen agent forårsaker mutasjon kalt mutagen., Mutagens kan være fysisk mutagens, kjemiske mutagens, eller biologiske mutagens. Den evnen et stoff til å indusere endringer i base par av DNA eller mutasjon er kjent som mutasjonsfremmende karakter.

DNA er arvelig materiale av den levende celle. DNA er et polynucleotide bygd opp av et antall av nukleotid-enheter. Disse enhetene, i sin tur, er laget av nitrogen-inneholder nucleobases (cytosine , guanin , adenine , eller innhold av tymin ) som er covalently limt med sukker (spesielt, deoxyribose), og en fosfat-gruppen., Den typiske mønster av nukleinsyre baser koder all genetisk informasjon i en celle. En mutagen endrer bestemt mønster og rekkefølgen av nukleinsyre baser i DNA som resulterer i endring i protein transkribert fra det. Selv om disse endringene kan være arvelig eller ikke-arvelig avhengig av deres forekomst i somatiske celler eller germline celler.

Noen av de vanligste eksemplene på mutagens er – UV-lys, X-stråler, reaktive oksygen arter, alkylerende stoffer, base analogs, transposons, etc.,

Typer Mutasjoner

Avhengig av celler som påvirkes av mutagen, mutasjoner kan klassifiseres som følger:

Somatiske mutasjoner

Dette er mutasjoner som oppstår i ikke-reproduktive cellene (somatiske celler) av levende vesen., Mange typer av somatiske mutasjoner kan ikke bli manifestert å påvirke en person på grunn av reparerende og compensative prosesser i kroppen. Imidlertid, en somatisk mutasjon som endrer celledeling mønstre i cellen kan til slutt resultere i dannelsen av cancerous celler eller vev.

Bakterie-linje mutasjoner

Disse mutasjonene skjer i kjønnscellene eller i den reproduktive celler som produserer kjønnsceller eller sex celler. Disse mutasjonene er arvelig og er overført til neste avkom i alle sine celler (både somatisk og bakterie-linje)., Forskjellige kjemikalier som er klassifisert avhengig av deres mutasjonsfremmende karakter i germline celler, som er nevnt i tabellen.,ished til å føre bakterie-linje heritable mutasjoner basert på epidemiologiske bevis

Mutagens er kjent for å øke forekomst av mutasjoner over den spontane nivå. Men her er det viktig å forstå at alle verdifall eller skader i DNA kan ikke kalles mutasjoner. I de fleste tilfeller, skadet eller endret en del av DNA er fjernet av DNA polymerases under cellen reparere prosessen. Men mutasjoner forårsaket av mutagens har en tendens til å unnslippe denne prosessen i cellen reparasjon og dermed skaffe seg en status av «permanent» endring i DNA.,

Tre typer DNA-mutasjoner er kjent for å oppstå:

1. Base innbytter. Single-base, substitusjon er kjent som «pek-mutasjon’. Disse er de mest vanlige typer mutasjoner som kan resultere i stille, missense, eller tull.
   • Stille mutasjoner: Substitusjon av en base som skjer på den tredje posisjonen til codon. Derfor er det en positiv mulighet for at en identisk codon vil bli generert som vil kode for samme aminosyre-sekvensen. Dermed, ingen endring i genet sekvens som resulterer i en stille mutasjon.,
   • Missense: En base, substitusjon som fører til generering av et gen sekvens som koder for forskjellige aminosyrer, og til slutt en annen polypeptid rekkefølge.
   • Tull: En base, substitusjon som fører til generering av et gen sekvens som avkorter oversettelse eller endring som fører til generering av en stopp codon som til slutt danner et ikke-funksjonelt protein er kjent som Nonsense mutasjon.
2. Sletting. Som navnet antyder, sletting av ett eller flere base-par på DNA., Dette kan resultere i en frameshift når ett eller flere base par slettes/fjernes fra DNA.
3. Innsettinger. Tillegg av ekstra base-par i DNA-et kan også være frameshifts. Imidlertid, dette frameshift vil avhenge av om eller ikke tilsetning av base-par har skjedd i multipler av tre base-par.

Les: Genetiske Mutasjoner – gratis veiledning på mutasjoner i genet nivå og den skade som disse mutasjonene kan bringe.,

Understanding Mutagen Biology: molecular mechanisms of mutagenesis

So, how do these mutagens cause mutations? Let’s understand the molecular mechanism of action., Mutagens handle på DNA i et utvalg av veien, noen av de vanligste mekanismen for å utøve mutagenesis inkluderer:

DNA-skade

Det bestemt sekvens av purin baser (guanin og adenine) og pyrimidin baser (cytosine og innhold av tymin) festet med en hydrogenbinding, dvs., guanin (G)/cytosine (C) og kode all genetisk informasjon av et levende vesen. En mutagen som endrer disse base-sekvenser kan føre til DNA-skader.,

Spontan skade

Spontan base deamination, hydrolyse av puriner eller pyrimidines, og deoxyribose bond resulterer i dannelsen av apurinic/apyrimidinic (AP) nettsteder. Dette til slutt resulterer i å utsette sukker-fosfat ryggrad til å DNA-strand brudd. I tillegg, tautomeric former av baser finnes noe som kan resultere i flere base mispairing.,

Kjemisk adducts

Visse kjemiske mutagens er electron-mangelfull arter, det vil si, svært reaktive electrophiles. Disse reaktive mutagens kan danne covalently limt nucleophilic adducts innen DNA som kan stabilisere alternativ tautomeric strukturer av purin/pyrimidin baser. Dette vil etter hvert endre base par koding. Dette vil resultere i transkripsjon av feil base par informasjon og økt mottakelighet for hydrolyse av DNA sammen med økt dannelse av AP nettsteder., I tillegg visse mutagens kan også fremme inter – og intrastrand cross-linking av DNA, som averts separasjon av DNA-tråder. Dermed, noe som resulterer i komplikasjoner under DNA replikasjon, transkripsjon, og reparasjonsprosesser.

Oksidativ skade

Mutagens kan forårsake oksidativt stress, noe som resulterer i produksjon av frie radikaler (oksygen eller nitrogen)., Disse frie radikaler er svært reaktive forbindelser med gruppert elektroner og kan være hydroperoxide, hydroksyl, og superoxide fraksjonen. Disse frie radikalene kan samhandle med DNA, og kan resultere i brudd på DNA-tråder, hydrolyse av baser, eller utvikle lesjoner på DNA-strand.

DNA-innskudd

Noen av de mutagens intercalate seg mellom de to komplementære tråder av DNA. Dette resulterer i forstyrrelser av hydrogen binding blant base-par. Til slutt, slik innskudd resultater i misforstå eller feil replikasjon og transkripsjon prosesser.,

Metabolsk aktivering

Den normale metabolske prosessen som oppstår majorly i leveren består av to stadier, jeg.e, stadium i og stadium II. Disse metabolske prosesser som tar sikte på å eliminere uønskede stoffer fra kroppen ved å øke sin løselighet. Scenen jeg er utført av cytokrom P450-enzym system hvor hydroksylering prosessen foregår., Mens i Fase II, bøyde prosessen for å legge til polare grupper er utført via glutation S-transferase, glucuronide transferase, mikrosomale epoxide hydrase, eller acetyltransferase. I løpet av denne fase II, de fleste av mutagens er generelt inaktivert, men visse enzymer som flavin monooxygenase og prostaglandin H synthetase har blitt funnet å aktivere mutagens.

– Typer og Eksempler på Mutagens

i vid Forstand, det er tre hovedkategorier av mutagens. Se Figur nedenfor.,

Physical agents

• Radiation. Radiations were the first agents reported to be mutagenic., Ioniserende og ikke-ioniserende stråler som UV-stråler, X-stråler, alfa-stråler, og nøytroner, som har blitt funnet å utøve mutagene effekter. De fleste av disse stråler utøve en dødelig (dvs., drepe cellen) eller sub-dødelige (dvs., endre funksjon av cellen) effekt av direkte skade på DNA eller nukleotider av:
  • inducing-cross-linking av DNA eller protein
  • bryte av kromosomer
  • bryte av tråder eller kromosomavvik tap
  • molekylært sletting av baser/DNA strand brekkasje

  Den ioniserende stråling eller høy energi stråler, for eksempel røntgen og γ-stråler, majorly handle på dele celler og ikke bare påvirker DNA. Lipider og proteiner er også endret ved deres effekt. Disse strålene genererer frie radikaler molekyler som forårsaker DNA eller kromosomer brudd.,

  X-ray på den dose av 350-500 rems regnes som dødelig som ved denne dosen de fører til brudd på phosphodiester obligasjoner som resulterer i brudd på DNA-tråder. UV-strålingen er ikke-ioniserende stråler som de har mindre energi i forhold til X-stråler. Disse er vanligvis ansatt for sterilisering og dekontaminering prosedyrer.

  Base sletting, strand brudd, cross-linking, og dannelsen av nukleotid dimers er noen av de mekanismer som UV-stråling utøve sin mutagene effekten.

  UV-stråling er av tre typer, UV-A, UV-B og UV-C., UV-A er UV-stråling med en bølgelengde på 320nm (nær-synlige området) og er kjent for å resultere i dimerization av pyrimidines. Denne typen av pyrimidin dimerization resulterer i endring av DNA-strukturen som averts dannelsen av replication fork under prosessen med replikering. Slik dimerization kan føre til helsemessige problemer. UV-B har en bølgelengde på 290-320nm og svært dødelig for DNA. UV-C stråler har en bølgelengde på 180-290nm og er den mest dødelige så vel som kreftfremkallende. UV-C stråler er majorly absorberes av ozonlaget.,

  

• Varme. DNA er følsom for temperaturer over 95◦C. Over 95◦C, phosphodiester obligasjoner brudd i DNA-noe som resulterer i brudd på DNA-strand. Dermed, varme resultater i DNA-et brudd.

Kjemiske midler

• Base analoger. Disse agentene har strukturelle likheter til baser dvs.,, puriner og pyrimidines. Den vanligste base analogs som anses som en kjemisk mutagen-er – 5-Bromouracil og aminopurine. På grunn av strukturelle likheter disse agentene med DNA-baser, base analogs få inkorporert i DNA-strukturen under prosessen med replikering. Aminopurine er lik adenine og kan danne en base par med C eller T (selv om base sammenkobling med C er sjeldne).
  

  

  5-Bromouracil utstillinger tautomeric former. Hver av de tautomeric kombinerer med forskjellige base-par. Keto form av 5-bromouracil erstatter innhold av tymin i DNA og danner et par med adenine i DNA mens enol tautomeric danner en utfyllende base par med guanin. 5-Bromo uracil og dermed resulterer i et punkt mutasjon. Dermed, avhengig av tautomeric form, ved replikasjon, slik DNA som inneholder 5-Bromouracil endringer base-par fra I G-C eller fra en G-C til En a-T.,

  

• Intercalating agenter. Intercalating agenter er molekyler som har et hydrofobt heterosykliske ring struktur og ligne ringen struktur av base-par. Disse midlene plassere seg i DNA-spiral, som etter hvert kommer i konflikt med replikering, oversettelse og transkripsjon som resulterer i en mutasjon, som oftest frameshift mutasjon., Etidiumbromid, proflavine, acridine oransje, actinomycin D, eller daunorubicin, osv er noen av de vanligste intercalating agenter. Blant disse, Daunorubicin sammen med Epirubicin, Epirubicin, og Mitoksantron er noen av de vanligste anti-kreft eller antineoplastisk narkotika.
• Metall-ioner. Mineral-ioner som nikkel, krom, kobolt, kadmium, arsen, krom og jern, generere reaktive oksygen arter (ROS) som forårsaker DNA hypermethylation, og dermed å fremme DNA-skade og hindrer DNA-reparasjon prosessen.
• alkylerende stoffer., Disse midlene indusere alkyl grupper i DNA-noe som resulterer i DNA-skade. Innføringen av alkyl grupper øker ionisering som resulterer i base-sammenkobling feil, og til slutt inducing hull i DNA-strand. Noen av de vanligste alkylerende stoffer er ethylnitrosourea, sennepsgass, vinyl chloride, Methylhydrazine, Busulfan, Carmustine, lomustine, Dimethyl-sulfat, Temozolomide, Dacarbazine, Ethyl etan sulfat, og Thio-TEPA. Men i løpet av DNA-reparasjon prosessen, og disse midlene kan bli fjernet fra DNA av prosessen for depurination. Depurination er en ikke-mutagene prosessen.,

Biologiske agenter

• Transposons og Innsetting sekvenser (ER). De er enheter av DNA som forplikter selvpåført flytting/multiplikasjon av DNA-fragment. Den enkleste type transposons (~10-50 base par lange) er kjent som innsetting sekvenser eller ER. Både ER og transposon er også kjent som » hoppende gener som de flytter fra hele DNA., Tillegg av transposons inn kromosomale DNA avbrudd funksjonaliteten av gener. Både ER og transposons kode informasjonen for enzymet transposases som bidrar til å skape den nye transposition beliggenhet i DNA. Tre typer transposons er vanligvis funnet:
  1. Replicative transposons: Den transposons at du vil beholde det opprinnelige locus og translocate sin kopi.
  2. Konservative transposons: I disse transposons, den opprinnelige transposon translocates seg selv.,
  3. Retrotransposons transponere: Disse transposons translocate via RNA-intermediater
• Virus. Forstyrrelse av genetisk funksjon kan være et resultat av innføring av virus-DNA i genomet. Visse virus, f.eks. Rous sarkom virus, har blitt rapportert å forårsake kreft. Dermed kan det sies, at virus kan være mutagene.
• Bakterier. Visse betennelse-fremkalt av bakterier som Helicobacter pylori produserer reaktive oksygen arter som resulterer i DNA-skade og redusert DNA-reparasjon. Dette øker sannsynligheten for mutasjon.,

Mutagen vs Karsinogen

På dette stadiet er det viktig å forstå forskjellen mellom mutagens og kreftfremkallende stoffer. Disse to begrepene er nært beslektet og regnes ofte som synonymt. Men dette er to forskjellige begreper.
Mutagens er agenter som induserer endringer i DNA som kan være heritable eller ikke-arvelig., Kreftfremkallende stoffer er det stoff som fører til ukontrollert celledeling som fører til utvikling av svulst som kan eller ikke kan være kreft. Selv om disse vilkårene er korrelert som ofte mutagene midler kan føre til endringer i arvestoffet i cellen som kan føre til carcinogenesis. Dermed carcinogenesis kan være en resulterende effekten av mutagene endringer forårsaket av mutagens. Også, mutagens er kjent for å øke frekvensen av kreftfremkallende hendelser.,

Det er også viktig å forstå at alle mutasjoner kan ikke være livstruende mens carcinogenesis resultater i livstruende utfall.

en Annen nært beslektet og ofte brukt synonymt begrep er ‘teratogens’. Teratogens er agenter som kan indusere unormalt eller mangler i fosteret eller fødselsskader mens du viser ingen effekt på mor. Etanol, kvikksølvforbindelser, fenol, føre forbindelser, karbon disulfide, xylen og toluen er noen av de fosterskadelige stoffer., Thalidomid er den mest godt beskrevet teratogene stoff som opprinnelig ble foreskrevet for morgenkvalme hos gravide kvinner tidlig på 1950-tallet. Thalidomid indusert utbredt fødselsskader som mangler bein, armer, ører, etc. Disse omfattende tilfeller førte til uttak av stoffet fra sitt bruk.

Senere, i begynnelsen av 2000-tallet, thalidomid ble gjeninnført for behandling av myelom og spedalskhet. De andre kjente teratogene legemidler er Fenobarbital, valproinsyre, Tretinoin, Tetracykliner, fluorokinoloner, warfarin, Propylthiouracil (PTU), methimazole (MMI), carbimazole, store doser av Vitamin A, Diethylstilbestrol, etc. Diethylstilbestrol er kjent for å være kreftfremkallende, så vel som fosterskadelige.

Effekten av Mutagens

Mutasjoner er forandringer i genetisk materiale til en celle. Disse mutasjonene kan være dødelig eller ikke-dødelig, og også disse kan være arvelig, så vel som ikke-arvelig. Uansett hva tilfellet kan være, mutasjoner endre den genetiske sammensetningen.

Mange mutasjoner kan faktisk føre til ulike sykdommer. Visse mutational sykdommer er arvelig og forekommer på grunn av mutasjon i bakterie celle., Et eksempel på en slik sykdom er sigdcelleanemi, som oppstår på grunn av en enkelt missense mutasjon på codon 6 av β-globin-genet i kimceller. Denne mutasjonen resultater i utskifting av glutaminsyre i posisjon 6 i normal protein av valin. Denne modifikasjon sterkt påvirker oksygen-bærer protein, dvs., hemoglobin. Det muterte hemoglobin har en svært redusert oksygen-bærer eiendom og erytrocytter bli stiv som resulterer i den smertefulle passasje av blod celler og selv blokade i kapillærer og skade på vev., Interessant, er den defekt erytrocytter er motstandsdyktige mot malaria og dermed denne mutasjonen har blitt opprettholdt i den Afrikanske befolkningen. Noen av de sykdommer som er resultat av mutasjon er retinoblastoma eller retinal svulster hos barn, Tay-Sachs sykdom, fenylketonuri, farge-blindhet, og cystisk fibrose.

Men det er også viktig å forstå at mutasjoner er ikke nødvendigvis dødelige eller skadelige. De fleste mutasjoner som oppstår er ikke skadelig. Som et spørsmål om faktum, mutasjoner er ansvarlig for variasjoner i gener som til slutt førte til utviklingen av livet i løpet av årene på jorden. Bestander med ulike mutasjoner har vært i stand til å overleve den naturlige utvalg prosessen, og har utviklet seg som per kravet., Bestander som har vært ikke i stand til å utvikle eller gjennomføre endringer som per endringer i miljøet har etter hvert gått til grunne. Faktisk, mutasjon er det første skritt mot utviklingen. Å utvikle pels farge av insekter og dyr for kamuflasje er en slik evolusjonær genetisk trinn. En interessant fordelaktige mutasjoner er funnet i en liten italiensk samfunnet som har mutert protein Apolipoprotein kjent som Apolipoprotein A1-Milano (eller Apo A1M). Normal Apolipoprotein er proteinet som er ansvarlig for transport av kolesterol. Den mutert versjon av Apolipoprotein dvs.,, Apo A1M ikke bare fjerner kolesterol, men det er også oppløses plaketter og har også antioksidant eiendom. Dermed, den italienske samfunnet som har dette muterte Apo A1M er beskyttet mot hjerte-og karsykdommer.