ცოდნა სინათლეა - Knowledge is light - Знание свет -
გენეტიკაში მუტაგენი არის ფიზიკური ან ქიმიური აგენტი, რომელიც მუდმივად ცვლის გენეტიკურ მასალას , ჩვეულებრივ დნმ-ს , ორგანიზმში და ამით ზრდის მუტაციების სიხშირეს ბუნებრივი ფონური დონის ზემოთ. რადგან ბევრ მუტაციას შეუძლია ცხოველებში კიბოს გამოწვევა, ასეთი მუტაგენები შეიძლება იყოს კანცეროგენები , თუმცა ყველა არ არის აუცილებლად ასეთი . ყველა მუტაგენს აქვს დამახასიათებელი მუტაციური ხელმოწერები, ზოგიერთი ქიმიური ნივთიერება კი უჯრედული პროცესების მეშვეობით მუტაგენური ხდება.
დნმ-ის მოდიფიკაციის პროცესს მუტაგენეზი ეწოდება . ყველა მუტაცია მუტაგენებით არ არის გამოწვეული: ე.წ. „სპონტანური მუტაციები“ სპონტანური ჰიდროლიზის , დნმ-ის რეპლიკაციის , აღდგენისა და რეკომბინაციის შეცდომების გამო ხდება .
აღმოჩენა
პირველი მუტაგენები, რომლებიც იქნა იდენტიფიცირებული, იყო კანცეროგენები , ნივთიერებები, რომლებიც, როგორც აღმოჩნდა, კიბოსთან იყო დაკავშირებული . სიმსივნეები აღწერილი იყო ქრომოსომებისა და დნმ-ის აღმოჩენამდე 2000 წელზე მეტი ხნის წინ ; ძვ.წ. 500 წელს ბერძენმა ექიმმა ჰიპოკრატემ კიბორჩხალას მსგავს სიმსივნეებს კარკინოსი უწოდა (საიდანაც ლათინურად წარმოიშვა სიტყვა „კანცერი“), რაც კიბორჩხალას ნიშნავს. 1567 წელს შვეიცარიელმა ექიმმა პარაცელსმა ივარაუდა, რომ მოპოვებულ მადანში არსებული უცნობი ნივთიერება ( თანამედროვე დროში რადონის გაზი) მაღაროელებში გამომფიტველ დაავადებას იწვევდა, ხოლო ინგლისში, 1761 წელს, ჯონ ჰილმა პირველად დააკავშირა კიბო ქიმიურ ნივთიერებებთან, აღნიშნა რა, რომ თამბაქოს ჭარბმა გამოყენებამ შეიძლება ცხვირის კიბო გამოიწვიოს. [ 3 ] 1775 წელს სერ პერსივალ პოტმა დაწერა ნაშრომი ბუხრის მწმენდავებში სათესლე პარკის კიბოს მაღალი შემთხვევების შესახებ და სათესლე პარკის ჭვარტლი სათესლე პარკის კიბოს გამომწვევ მიზეზად მიიჩნია. 1915 წელს იამაგავამ და იჩიკავამ აჩვენეს, რომ კურდღლის ყურებზე ქვანახშირის ფისის განმეორებითი წასმა ავთვისებიან სიმსივნეს იწვევდა. შემდგომში, 1930-იან წლებში ქვანახშირის ფისში კანცეროგენული კომპონენტი პოლიარომატული ნახშირწყალბადის (PAH) სახით , ბენზო[a]პირენის სახით იქნა იდენტიფიცირებული . პოლიარომატული ნახშირწყალბადები ასევე გვხვდება ჭვარტლში, რომელიც 150 წელზე მეტი ხნის წინ კიბოს გამომწვევ აგენტად იყო მიჩნეული.
რადიაციის ზემოქმედებასა და კიბოს შორის კავშირი ჯერ კიდევ 1902 წელს დაფიქსირდა, ვილჰელმ რენტგენის მიერ რენტგენის და ანრი ბეკერელის მიერ რადიოაქტიურობის აღმოჩენიდან ექვსი წლის შემდეგ . გეორგი ნადსონი და გერმან ფილიპოვი პირველები იყვნენ, ვინც იონიზირებადი გამოსხივების ქვეშ სოკოვანი მუტანტები შექმნეს 1925 წელს . მუტაგენების მუტაგენური თვისება პირველად 1927 წელს აჩვენეს, როდესაც ჰერმან მიულერმა აღმოაჩინა, რომ რენტგენის სხივებს შეუძლიათ ხილის ბუზებში გენეტიკური მუტაციების გამოწვევა , რაც იწვევს ფენოტიპურ მუტანტებს, ასევე ქრომოსომებში შესამჩნევ ცვლილებებს, რაც ხილულია ხილის ბუზის სანერწყვე ჯირკვლებში გადიდებული „პოლიტენური“ ქრომოსომების არსებობის გამო . მისმა თანამშრომელმა ედგარ ალტენბურგმაც 1928 წელს ულტრაიისფერი გამოსხივების მუტაციური ეფექტი აჩვენა. მიულერმა რენტგენის სხივები გამოიყენა დროზოფილას მუტანტების შესაქმნელად, რომლებიც გენეტიკის კვლევებში გამოიყენა . მან ასევე აღმოაჩინა, რომ რენტგენის სხივები არა მხოლოდ ხილის ბუზების გენებს ცვლის, არამედ გავლენას ახდენს ადამიანის გენეტიკურ შემადგენლობაზეც. ლუის სტადლერის მსგავსმა ნაშრომმა ასევე აჩვენა რენტგენის სხივების მუტაციური ეფექტი ქერზე 1928 წელს და ულტრაიისფერი (UV) გამოსხივების მუტაციური ეფექტი სიმინდზე 1936 წელს. მზის სხივების ეფექტი ადრეც აღინიშნა მეცხრამეტე საუკუნეში, სადაც სოფლის გარეთ მომუშავეები და მეზღვაურები უფრო მეტად იყვნენ მიდრეკილნი კანის კიბოსკენ.
ქიმიური მუტაგენების მუტაციის გამომწვევი მიზეზი 1940-იან წლებამდე არ დადასტურდა, სანამ შარლოტა აუერბახმა და ჯ.მ. რობსონმა არ აღმოაჩინეს, რომ მდოგვის გაზს შეუძლია ხილის ბუზებში მუტაციების გამოწვევა. მას შემდეგ ქიმიური მუტაგენების დიდი რაოდენობა იქნა აღმოჩენილი, განსაკუთრებით 1970-იან წლებში ბრიუს ეიმსის მიერ ეიმსის ტესტის შემუშავების შემდეგ, რომელიც მუტაგენებს იკვლევს და კანცეროგენების წინასწარი იდენტიფიცირების საშუალებას იძლევა. ეიმსის ადრეულმა კვლევებმა აჩვენა, რომ ცნობილი კანცეროგენების დაახლოებით 90% შეიძლება ეიმსის ტესტში მუტაგენურად იდენტიფიცირდეს (თუმცა, მოგვიანებით ჩატარებულმა კვლევებმა უფრო დაბალი მაჩვენებლები აჩვენა), და ეიმსის ტესტით იდენტიფიცირებული მუტაგენების ~80% ასევე შეიძლება იყოს კანცეროგენები.
განსხვავება მუტაგენებსა და კანცეროგენებს შორის
მუტაგენები არ არის აუცილებლად კანცეროგენები და პირიქით. მაგალითად, ნატრიუმის აზიდი შეიძლება იყოს მუტაგენური (და ძლიერ ტოქსიკური), მაგრამ მისი კანცეროგენულობა არ დადასტურებულა. ამასობაში, ნაერთები, რომლებიც პირდაპირ არ არის მუტაგენური, მაგრამ ასტიმულირებს უჯრედების ზრდას, შეიძლება შეამციროს დნმ-ის აღდგენის ეფექტურობა და ირიბად გაზარდოს მუტაციების და შესაბამისად, კიბოს ალბათობა. ამის ერთ-ერთი მაგალითი იქნება ანაბოლური სტეროიდები , რომლებიც ასტიმულირებენ პროსტატის ჯირკვლის ზრდას და ზრდიან პროსტატის კიბოს რისკს სხვა საკითხებთან ერთად. სხვა კანცეროგენებმა შეიძლება გამოიწვიონ კიბო სხვადასხვა მექანიზმით მუტაციების გამოწვევის გარეშე, როგორიცაა სიმსივნის ხელშეწყობა , იმუნოსუპრესია , რომელიც ამცირებს კიბოს უჯრედებთან ან კიბოს გამომწვევ პათოგენებთან ბრძოლის უნარს, ენდოკრინული სისტემის დარღვევა (მაგ., სარძევე ჯირკვლის კიბოს დროს), ქსოვილ-სპეციფიკური ტოქსიკურობა და ანთება (მაგ., მსხვილი ნაწლავის კიბოს დროს).
განსხვავება მუტაგენებსა და დნმ-ის დამაზიანებელ აგენტებს შორის
დნმ -ის დამაზიანებელი აგენტი არის აგენტი, რომელიც იწვევს დნმ-ის სტრუქტურაში ცვლილებას, რომელიც არ არის აუცილებელი, რომ რეპლიკირებული იყოს დნმ-ის რეპლიკაციის დროს . დნმ-ის დაზიანების მაგალითებია დნმ-ში ნუკლეოტიდური ბაზის ქიმიური დამატება ან დარღვევა (ანორმალური ნუკლეოტიდის ან ნუკლეოტიდის ფრაგმენტის წარმოქმნა) ან დნმ-ის ერთი ან ორივე ჯაჭვის გაწყვეტა. როდესაც დაზიანებული ბაზის შემცველი დუპლექსი დნმ რეპლიკირებულია, ახლად სინთეზირებულ ჯაჭვში, კომპლემენტარული მატრიცული ჯაჭვის დაზიანებული ბაზის საპირისპიროდ, შეიძლება ჩასმული იყოს არასწორი ბაზა და ეს შეიძლება გახდეს მუტაცია რეპლიკაციის შემდეგ რაუნდში. ასევე, დნმ-ის ორჯაჭვიანი გაწყვეტა შეიძლება აღდგეს არაზუსტი პროცესით, რაც იწვევს შეცვლილ ბაზის წყვილს, მუტაციას. თუმცა, მუტაციები და დნმ-ის დაზიანებები ფუნდამენტურად განსხვავდება: მუტაციები, პრინციპში, შეიძლება გამრავლდეს დნმ-ის რეპლიკაციის დროს, მაშინ როდესაც დნმ-ის დაზიანებები არ არის აუცილებელი, რომ რეპლიკირებული იყოს. ამრიგად, დნმ-ის დამაზიანებელი აგენტები ხშირად იწვევენ მუტაციებს მეორადი შედეგის სახით, მაგრამ დნმ-ის ყველა დაზიანება არ იწვევს მუტაციას და ყველა მუტაცია არ წარმოიქმნება დნმ-ის დაზიანებიდან. ტერმინი „გენოტოქსიური“ ნიშნავს დნმ-ის ტოქსიკურს (დამაზიანებელს).
ეფექტები
სხვადასხვა მუტაგენები დნმ-ზე განსხვავებულად მოქმედებენ. ძლიერმა მუტაგენებმა შეიძლება გამოიწვიოს ქრომოსომული არასტაბილურობა , რაც იწვევს ქრომოსომების დაზიანებას და ქრომოსომების გადალაგებას, როგორიცაა ტრანსლოკაცია , დელეცია და ინვერსია . ასეთ მუტაგენებს კლასტოგენები ეწოდებათ . ზოგიერთ მუტაგენს შეუძლია გამოიწვიოს ანეუპლოიდია და შეცვალოს ქრომოსომების რაოდენობა უჯრედში. ისინი ცნობილია როგორც ანეუპლოიდოგენები ან ანეუგენები .
მუტაგენებს ასევე შეუძლიათ დნმ-ის თანმიმდევრობის შეცვლა; ნუკლეინის მჟავების თანმიმდევრობების ცვლილებები მუტაციებით მოიცავს ნუკლეოტიდური ფუძის წყვილების ჩანაცვლებას და ერთი ან მეტი ნუკლეოტიდის ჩასმა - წაშლას დნმ-ის თანმიმდევრობებში. მიუხედავად იმისა, რომ ამ მუტაციებიდან ზოგიერთი ლეტალურია ან სერიოზულ დაავადებას იწვევს, ბევრს აქვს მცირე ეფექტი, რადგან ისინი არ იწვევს ნარჩენ ცვლილებებს, რომლებიც მნიშვნელოვან გავლენას ახდენს ცილების სტრუქტურასა და ფუნქციაზე . ბევრი მუტაცია არის ჩუმი მუტაცია , რომელიც საერთოდ არ იწვევს თვალსაჩინო ეფექტებს, ან იმიტომ, რომ ისინი წარმოიქმნება არაკოდირებად ან არაფუნქციურ თანმიმდევრობებში, ან ისინი არ ცვლიან ამინომჟავების თანმიმდევრობას კოდონების სიჭარბის გამო .
ეიმსის ტესტში, სადაც ტესტში გამოიყენება ქიმიური ნივთიერების ცვალებადი კონცენტრაციები, მიღებული დოზა-რეაქციის მრუდი თითქმის ყოველთვის წრფივია, რაც იმაზე მიუთითებს, რომ მუტაგენეზის ზღურბლი შეიძლება არ არსებობდეს. მსგავსი შედეგები მიღებულია რადიაციის კვლევებშიც, რაც მიუთითებს, რომ მუტაგენებისთვის შესაძლოა უსაფრთხო ზღურბლი არ არსებობდეს . თუმცა, ზღურბლის გარეშე მოდელი სადავოა, ზოგი კი მუტაგენეზისთვის დოზის სიჩქარეზე დამოკიდებულ ზღურბლს ითხოვს. ზოგიერთმა ივარაუდა, რომ ზოგიერთი მუტაგენის დაბალმა დონემ შეიძლება სტიმულირება მოახდინოს დნმ-ის აღდგენის პროცესებზე და, შესაბამისად, შეიძლება სულაც არ იყოს მავნე. მგრძნობიარე ანალიტიკური მეთოდებით ჩატარებულმა ბოლოდროინდელმა მიდგომებმა აჩვენა, რომ გენოტოქსიკური ეფექტებისთვის შეიძლება არსებობდეს არაწრფივი ან ბიწრფივი დოზა-რეაქცია და რომ დნმ-ის აღდგენის გზების გააქტიურებამ შეიძლება თავიდან აიცილოს მუტაგენის დაბალი დოზით გამოწვეული მუტაციის წარმოქმნა.
მუტაგენების სახეები
მუტაგენები შეიძლება იყოს ფიზიკური, ქიმიური ან ბიოლოგიური წარმოშობის. მათ შეუძლიათ პირდაპირ იმოქმედონ დნმ-ზე, რაც იწვევს დნმ-ის პირდაპირ დაზიანებას და ყველაზე ხშირად იწვევს რეპლიკაციის შეცდომას. თუმცა, ზოგიერთმა შეიძლება იმოქმედოს რეპლიკაციის მექანიზმსა და ქრომოსომულ დაყოფაზე. ბევრი მუტაგენი თავისთავად მუტაგენური არ არის, მაგრამ შეუძლია მუტაგენური მეტაბოლიტების წარმოქმნა უჯრედული პროცესების მეშვეობით, მაგალითად, ციტოქრომ P450 სისტემის და სხვა ოქსიგენაზების , როგორიცაა ციკლოოქსიგენაზა, აქტივობის გზით . ასეთ მუტაგენებს პრომუტაგენები ეწოდება .
ფიზიკური მუტაგენები
- იონიზირებული გამოსხივება, როგორიცაა რენტგენის სხივები , გამა სხივები და ალფა ნაწილაკები, იწვევს დნმ-ის დაზიანებას და სხვა დაზიანებებს. ლაბორატორიული წყაროებიდან ყველაზე გავრცელებულია კობალტ-60 და ცეზიუმ-137 .
- 260 ნმ-ზე მეტი ტალღის სიგრძის ულტრაიისფერი გამოსხივება ძლიერად შეიწოვება ფუძეებით, რაც წარმოქმნის პირიმიდინის დიმერებს , რამაც შეიძლება გამოიწვიოს რეპლიკაციის შეცდომები, თუ არ გასწორდება.
- რადიოაქტიური დაშლა , მაგალითად, დნმ -ში 14C , რომელიც აზოტად იშლება .
ქიმიური მუტაგენები
ქიმიური მუტაგენები პირდაპირ ან ირიბად აზიანებენ დნმ-ს. ამის საფუძველზე ისინი 2 ტიპისაა:
პირდაპირი მოქმედების ქიმიური მუტაგენები
ისინი პირდაპირ აზიანებენ დნმ-ს, მაგრამ შეიძლება გაიარონ ან არ გაიარონ მეტაბოლიზმი პრომუტაგენების (მეტაბოლიტების) წარმოსაქმნელად, რომლებსაც შეიძლება ჰქონდეთ უფრო მაღალი მუტაგენური პოტენციალი, ვიდრე მათ სუბსტრატებს).
- რეაქტიული ჟანგბადის სახეობები (ROS) – ეს შეიძლება იყოს სუპეროქსიდი , ჰიდროქსილის რადიკალები და წყალბადის ზეჟანგი , და ამ მაღალრეაქტიული სახეობების დიდი რაოდენობა წარმოიქმნება ნორმალური უჯრედული პროცესებით, მაგალითად, მიტოქონდრიული ელექტრონების ტრანსპორტის ან ლიპიდების პეროქსიდაციის თანმდევი პროდუქტების სახით . ამ უკანასკნელის მაგალითია 15-ჰიდროპეროქსიეიკოზატეტრაენოინის მჟავა, უჯრედული ციკლოოქსიგენაზების და ლიპოქსიგენაზების ბუნებრივი პროდუქტი, რომელიც იშლება 4-ჰიდროქსი-2( E )-ნონენალის, 4-ჰიდროპეროქსი-2( E )-ნონენალის, 4-ოქსო-2( E )-ნონენალის და ცის -4,5-ეპოქსი-2( E )-დეკანალის წარმოქმნით; ეს ბიფუნქციური ელექტროფილები მუტაგენურია ძუძუმწოვრების უჯრედებში და შეიძლება ხელი შეუწყოს ადამიანის კიბოს განვითარებას და/ან პროგრესირებას (იხ. 15-ჰიდროქსიიკოზატეტრაენოინის მჟავა ). რიგი მუტაგენები ასევე შეიძლება წარმოადგენდნენ ამ ROS-ებს. ამ ROS-მა შეიძლება გამოიწვიოს მრავალი ბაზის ადუქტის წარმოქმნა, ასევე დნმ-ის ჯაჭვის გაწყვეტა და ჯვარედინი შეერთება.
- დეამინირების აგენტები, მაგალითად, აზოტმჟავა , რომელსაც შეუძლია გარდამავალი მუტაციების გამოწვევა ციტოზინის ურაცილად გარდაქმნის გზით .
- პოლიციკლური არომატული ნახშირწყალბადები (PAH), დიოლ-ეპოქსიდებად გააქტიურებისას, შეიძლება დაუკავშირდნენ დნმ-ს და წარმოქმნან ადუქტები.
- ალკილირების აგენტები, როგორიცაა ეთილნიტროშურეა . ნაერთები გადასცემენ მეთილის ან ეთილის ჯგუფს ფუძეებს ან ხერხემლის ფოსფატურ ჯგუფებს. ალკილირებისას გუანინი შეიძლება არასწორად შეწყვილდეს თიმინთან. ზოგიერთმა შეიძლება გამოიწვიოს დნმ-ის ჯვარედინი შეერთება და მსხვრევა. ნიტროზამინები წარმოადგენენ მუტაგენების მნიშვნელოვან ჯგუფს, რომლებიც გვხვდება თამბაქოში და ასევე შეიძლება წარმოიქმნას შებოლილ ხორცსა და თევზში საკვებში არსებული ამინებისა და კონსერვანტების სახით დამატებული ნიტრიტების ურთიერთქმედების გზით. სხვა ალკილირების აგენტებია მდოგვის გაზი და ვინილის ქლორიდი .
- არომატული ამინები და ამიდები კანცეროგენეზთან 1895 წლიდან ასოცირდება, როდესაც გერმანელმა ექიმმა ლუდვიგ რენმა გერმანიის სინთეზური არომატული ამინის საღებავების ინდუსტრიაში მომუშავე მუშაკებში შარდის ბუშტის კიბოს მაღალი მაჩვენებელი დააფიქსირა. 2-აცეტილამინოფლუორენი , რომელიც თავდაპირველად პესტიციდად გამოიყენებოდა, მაგრამ ასევე შეიძლება მოიძებნოს მოხარშულ ხორცში, შეიძლება გამოიწვიოს შარდის ბუშტის, ღვიძლის, ყურის, ნაწლავის, ფარისებრი ჯირკვლის და სარძევე ჯირკვლის კიბო.
- მცენარეული ალკალოიდი , მაგალითად ვინკას სახეობებიდან, შესაძლოა მეტაბოლური პროცესებით აქტიურ მუტაგენად ან კანცეროგენად გარდაიქმნას.
- ბრომი და ზოგიერთი ნაერთი, რომლებიც ქიმიურ სტრუქტურაში ბრომს შეიცავს.
- ნატრიუმის აზიდი , აზიდის მარილი, რომელიც ორგანული სინთეზის გავრცელებული რეაგენტია და მრავალი ავტომობილის აირბალიშის სისტემის კომპონენტია.
- ფსორალენი ულტრაიისფერ გამოსხივებასთან ერთად იწვევს დნმ-ის ჯვარედინი შეკავშირებას და შესაბამისად, ქრომოსომების დაზიანებას.
- ბენზოლი , სამრეწველო გამხსნელი და წინამორბედი წამლების, პლასტმასის, სინთეზური რეზინისა და საღებავების წარმოებაში .
- ქრომის ტრიოქსიდი , ელექტროპლაკონირებაში გამოყენებული ძლიერ ტოქსიკური და დამჟანგავი ნივთიერება.
არაპირდაპირი მოქმედების ქიმიური მუტაგენები
ისინი თავისთავად მუტაგენური არ არიან, მაგრამ უჯრედებში მეტაბოლური პროცესების მეშვეობით წარმოქმნიან პრომუტაგენებს, მუტაგენურ ნაერთებს.
ზოგიერთ ქიმიურ მუტაგენს მუტაგენური ეფექტისთვის დამატებით სჭირდება ულტრაიისფერი ან ხილული სინათლის გააქტიურება. ესენიაფოტომუტაგენები , რომლებიც მოიცავს ფუროკუმარინებს და ლიმეტინს .
ბაზის ანალოგები
- ბაზის ანალოგი , რომელსაც შეუძლია დნმ-ის ბაზის ჩანაცვლება რეპლიკაციის დროს და გარდამავალი მუტაციების გამოწვევა. რამდენიმე მაგალითია 5-ბრომურაცილი და 2-ამინოპურინი .
ინტერკალაციური აგენტები
- ინტერკალაციური აგენტები , როგორიცაა ეთიდიუმის ბრომიდი და პროფლავინი , არის მოლეკულები, რომლებიც შეიძლება ჩაერთონ დნმ-ის ფუძეებს შორის, რაც იწვევს ჩარჩოს გადახრის მუტაციას რეპლიკაციის დროს. ზოგიერთ მათგანს, მაგალითად დაუნორუბიცინს , შეუძლია დაბლოკოს ტრანსკრიფცია და რეპლიკაცია, რაც მათ პროლიფერაციული უჯრედებისთვის მაღალტოქსიკურს ხდის.
ლითონები
ბევრი ლითონი, როგორიცაა დარიშხანი , კადმიუმი , ქრომი , ნიკელი და მათი ნაერთები, შეიძლება მუტაგენური იყოს, თუმცა მათ შეუძლიათ იმოქმედონ სხვადასხვა მექანიზმით. დარიშხანი, ქრომი, რკინა და ნიკელი შეიძლება დაკავშირებული იყოს ROS-ის წარმოქმნასთან და ზოგიერთმა მათგანმა შეიძლება ასევე შეცვალოს დნმ-ის რეპლიკაციის სიზუსტე. ნიკელი ასევე შეიძლება დაკავშირებული იყოს დნმ-ის ჰიპერმეთილირებასთან და ჰისტონის დეაცეტილირებასთან , ხოლო ზოგიერთმა ლითონმა, როგორიცაა კობალტი , დარიშხანი, ნიკელი და კადმიუმი, ასევე შეიძლება გავლენა მოახდინოს დნმ-ის აღდგენის პროცესებზე, როგორიცაა დნმ-ის შეუსაბამობის შეკეთება და ფუძეებისა და ნუკლეოტიდების ამოკვეთის შეკეთება .
ბიოლოგიური აგენტები
- ტრანსპოზონები , დნმ-ის მონაკვეთი, რომელიც განიცდის ავტონომიურ ფრაგმენტის გადატანას/გამრავლებას. მისი ქრომოსომულ დნმ-ში ჩასმა არღვევს გენების ფუნქციურ ელემენტებს.
- ონკოვირუსები – ვირუსის დნმ შეიძლება ჩაითვალოს გენომში და დაარღვიოს გენეტიკური ფუნქცია. ინფექციური აგენტები კიბოს გამომწვევ მიზეზად ჯერ კიდევ 1908 წელს ვილჰელმ ელერმანმა და ოლუფ ბანგმა ივარაუდეს [ 49 ] , ხოლო 1911 წელს პეიტონ რუსმა, რომელმაც რუსის სარკომის ვირუსი აღმოაჩინა [ 50 ] .
- ბაქტერიები - ზოგიერთი ბაქტერია, როგორიცაა Helicobacter pylori, იწვევს ანთებას, რომლის დროსაც წარმოიქმნება ჟანგვითი სახეობები, რაც იწვევს დნმ-ის დაზიანებას და ამცირებს დნმ-ის აღდგენის სისტემების ეფექტურობას, რითაც იზრდება მუტაცია.
დაცვა
სხვა ქიმიკატებმა შეიძლება შეამცირონ მუტაგენეზი ან თავიდან აიცილონ კიბო სხვა მექანიზმებით, თუმცა ზოგიერთისთვის მათი დამცავი თვისების ზუსტი მექანიზმი შეიძლება დაზუსტებული არ იყოს. სელენი , რომელიც ბოსტნეულში მიკროელემენტის სახითაა წარმოდგენილი, მნიშვნელოვანი ანტიოქსიდანტური ფერმენტების, როგორიცაა გლუტათიონ პეროქსიდაზა, კომპონენტია. ბევრ ფიტონუტრიენტს შეუძლია მუტაგენების ეფექტის წინააღმდეგობა; მაგალითად, ბოსტნეულში, როგორიცაა ბროკოლი, სულფორაფანი, დადასტურებულია, რომ იცავს პროსტატის კიბოსგან . სხვა ქიმიკატებს, რომლებიც შეიძლება ეფექტური იყოს კიბოს წინააღმდეგ, მიეკუთვნება ინდოლ-3-კარბინოლი ჯვაროსნული ბოსტნეულიდან და რესვერატროლი წითელი ღვინიდან.
ეფექტური პრევენციული ღონისძიება, რომლის მიღებაც ინდივიდს შეუძლია საკუთარი თავის დასაცავად, არის მუტაგენების, როგორიცაა ულტრაიისფერი გამოსხივება და თამბაქოს კვამლი, ზემოქმედების შეზღუდვა. ავსტრალიაში, სადაც ფერმკრთალი კანის მქონე ადამიანები ხშირად ექვემდებარებიან ძლიერ მზის სხივებს, მელანომა ყველაზე გავრცელებული კიბოა, რომელიც დიაგნოზირებულია 15-44 წლის ადამიანებში.
1981 წელს რიჩარდ დოლისა და რიჩარდ პეტოს მიერ ჩატარებულმა ადამიანურმა ეპიდემიოლოგიურმა ანალიზმა აჩვენა, რომ აშშ-ში კიბოს შემთხვევების 30%-ს მოწევა იწვევდა. ასევე ითვლება, რომ დიეტა კიბოსგან გამოწვეული სიკვდილიანობის მნიშვნელოვან რაოდენობას იწვევს და დადგენილია, რომ კიბოთი გამოწვეული სიკვდილიანობის დაახლოებით 32%-ის თავიდან აცილება შესაძლებელია კვების რაციონის მოდიფიკაციით. საკვებში გამოვლენილ მუტაგენებს შორისაა სოკოვანი წარმონაქმნებით დაბინძურებული საკვებიდან მიკოტოქსინები , როგორიცაა აფლატოქსინები , რომლებიც შეიძლება იყოს დაბინძურებულ არაქისსა და სიმინდში; ჰეტეროციკლური ამინები, რომლებიც წარმოიქმნება ხორცში მაღალ ტემპერატურაზე მომზადებისას; პოლიურინოიდები შემწვარ ხორცსა და შებოლილ თევზში, ასევე ზეთებში, ცხიმებში, პურსა და ბურღულეულში; და ნიტროზამინები, რომლებიც წარმოიქმნება ნიტრიტებიდან, რომლებიც გამოიყენება საკვების კონსერვანტებად შებოლილ ხორცში , როგორიცაა ბეკონი ( თუმცა, ასკორბატი , რომელიც ემატება შებოლილ ხორცს, ამცირებს ნიტროზამინების წარმოქმნას). ალკოჰოლის ჭარბი მოხმარება ასევე დაკავშირებულია კიბოსთან; მისი კანცეროგენულობის შესაძლო მექანიზმებს შორისაა შესაძლო მუტაგენური აცეტალდეჰიდის წარმოქმნა და ციტოქრომ P450 სისტემის ინდუქცია , რომელიც, როგორც ცნობილია, პრომუტაგენებისგან მუტაგენურ ნაერთებს წარმოქმნის.
გარკვეული მუტაგენების, მაგალითად, საშიში ქიმიკატებისა და რადიოაქტიური მასალების, ასევე კიბოს გამომწვევი ინფექციური აგენტების შემთხვევაში, მათი კონტროლისთვის აუცილებელია სამთავრობო კანონმდებლობა და მარეგულირებელი ორგანოები.
სატესტო სისტემები
მუტაგენების აღმოსაჩენად მრავალი განსხვავებული სისტემა შემუშავდა. ცხოველებზე დაფუძნებული სისტემები შესაძლოა უფრო ზუსტად ასახავდეს ადამიანის მეტაბოლიზმს, თუმცა, ისინი ძვირი და შრომატევადია (შესაძლოა, დასრულებას დაახლოებით სამი წელი დასჭირდეს), ამიტომ ისინი არ გამოიყენება მუტაგენურობის ან კანცეროგენურობის პირველადი სკრინინგისთვის.
ბაქტერიული
- ეიმსის ტესტი – ეს ყველაზე ხშირად გამოყენებული ტესტია და ამ ტესტში გამოიყენება Salmonella typhimurium-ის შტამები, რომლებსაც ჰისტიდინის ბიოსინთეზის დეფიციტი აქვთ . ტესტი ამოწმებს მუტანტებს, რომლებსაც შეუძლიათ ველურ ტიპად დაბრუნება. ეს არის მუტაგენების მარტივი, იაფი და მოსახერხებელი საწყისი სკრინინგი.
- S. typhimurium- ში 8-აზაგუანინის მიმართ რეზისტენტობა – ეიმსის ტესტის მსგავსია, მაგრამ უკუმუტაციის ნაცვლად, ის ამოწმებს პირდაპირ მუტაციას, რომელიც ჰისტიდინის რევერტანტულ შტამში 8-აზაგუანინის მიმართ რეზისტენტობას იწვევს.
- Escherichia coli-ს სისტემები – E. coli-ს წინააღმდეგ გამოსაყენებლად მოდიფიცირებულია როგორც პირდაპირი, ასევე უკუ მუტაციის აღმოჩენის სისტემები.უკუ მუტაციისთვის გამოიყენება ტრიპტოფან -დეფიციტური მუტანტი, ხოლო პირდაპირი მუტაციისთვის შეიძლება გამოყენებულ იქნას გალაქტოზის სასარგებლო თვისებები ან 5-მეთილტრიპტოფანის მიმართ რეზისტენტობა.
- დნმ-ის აღდგენა – დნმ-ის აღდგენის დეფიციტის მქონე E. coli-სა და Bacillus subtilis-ის შტამები შეიძლება გამოყენებულ იქნას მუტაგენების აღმოსაჩენად დნმ-ის დაზიანების გზით ამ უჯრედების ზრდაზე მათი ზემოქმედების მიხედვით.
საფუარი
საფუარებში შემუშავებულია ეიმსის ტესტის მსგავსი სისტემები. ზოგადად გამოიყენება Saccharomyces cerevisiae . ამ სისტემებს შეუძლიათ პირდაპირი და უკუ მუტაციების, ასევე რეკომბინანტული მოვლენების შემოწმება.
დროზოფილა
სქესთან შეკავშირებული რეცესიული ლეტალური ტესტი - ამ ტესტში გამოიყენება ყვითელი სხეულების მქონე შტამის მამრები. ყვითელი სხეულების გენი X-ქრომოსომაზეა. ხილის ბუზები სატესტო ქიმიური ნივთიერების საკვებით იკვებებიან და შთამომავლობა სქესის მიხედვით არის გამოყოფილი. გადარჩენილი მამრები ერთი და იგივე თაობის მდედრებთან ჯვარედინი ხდება და თუ მეორე თაობაში ყვითელი სხეულების მქონე მამრები არ გამოვლინდებიან, ეს X-ქრომოსომაზე ლეტალური მუტაციის არსებობაზე მიუთითებს.
მცენარეთა ანალიზები
ისეთი მცენარეები, როგორიცაა Zea mays , Arabidopsis thaliana და Tradescantia, გამოიყენება ქიმიკატების მუტაგენურობის სხვადასხვა ტესტში.
უჯრედული კულტურის ანალიზი
მუტაგენეზის შესამოწმებლად შეიძლება გამოყენებულ იქნას ძუძუმწოვრების უჯრედული ხაზები, როგორიცაა ჩინური ზაზუნას V79 უჯრედები, ჩინური ზაზუნას საკვერცხის (CHO) უჯრედები ან თაგვის ლიმფომის უჯრედები. ასეთ სისტემებს მიეკუთვნება 8-აზაგუანინის ან 6-თიოგუანინის მიმართ რეზისტენტობის HPRT ანალიზი და ოუაბაინის მიმართ რეზისტენტობის (OUA) ანალიზი .
ვირთხის პირველადი ჰეპატოციტების გამოყენება ასევე შესაძლებელია დნმ-ის დაზიანების შემდეგ აღდგენის გასაზომად. მუტაგენებმა შეიძლება სტიმულირება მოახდინონ დნმ-ის დაუგეგმავ სინთეზზე, რაც მუტაგენების ზემოქმედების შემდეგ უჯრედებში ბირთვული მასალის უფრო მეტად შეღებვას იწვევს.
ქრომოსომის შემოწმების სისტემები
ეს სისტემები ამოწმებენ ქრომოსომების მასშტაბურ ცვლილებებს და შეიძლება გამოყენებულ იქნას უჯრედულ კულტურაში ან ცხოველებზე ჩატარებულ ტესტებში. ქრომოსომები იღებება და აკვირდება ნებისმიერ ცვლილებას. დაძმობილებული ქრომატიდების გაცვლა არის ქრომოსომული მასალის სიმეტრიული გაცვლა დაძმობილებულ ქრომატიდებს შორის და შეიძლება კორელირებული იყოს ქიმიური ნივთიერების მუტაგენურ ან კანცეროგენულ პოტენციალთან. მიკრობირთვული ტესტის დროს უჯრედები იკვლევენ მიკრობირთვებს, რომლებიც წარმოადგენს ანაფაზაში დარჩენილ ფრაგმენტებს ან ქრომოსომებს და, შესაბამისად, წარმოადგენს კლასტოგენურ აგენტებს, რომლებიც იწვევენ ქრომოსომების დაზიანებას. სხვა ტესტებმა შეიძლება შეამოწმოს სხვადასხვა ქრომოსომული აბერაციები, როგორიცაა ქრომატიდური და ქრომოსომული ხარვეზები და დელეციები, ტრანსლოკაციები და პლოიდია.
ცხოველებზე ტესტირების სისტემები
ცხოველებზე ჩატარებული ცდების დროს, როგორც წესი, მღრღნელები გამოიყენება . ტესტირებული ქიმიკატები, როგორც წესი, შეჰყავთ საკვებსა და სასმელ წყალში, ზოგჯერ კი კანის მეშვეობით, ზონდით ან ინჰალაციით და ტარდება მღრღნელების სიცოცხლის ხანგრძლივობის უმეტესი ნაწილის განმავლობაში. კანცეროგენების შესამოწმებელ ტესტებში, ჯერ მაქსიმალური ასატანი დოზა განისაზღვრება, შემდეგ კი დოზების დიაპაზონი ეძლევა დაახლოებით 50 ცხოველს ცხოველის ორი წლის განმავლობაში. სიკვდილის შემდეგ ცხოველები გამოკვლეულია სიმსივნეების ნიშნების დასადგენად. თუმცა, ვირთხასა და ადამიანს შორის მეტაბოლიზმის განსხვავებები ნიშნავს, რომ ადამიანი შეიძლება მუტაგენზე ზუსტად ერთნაირად არ რეაგირებდეს და ცხოველებზე ჩატარებული ცდების დროს სიმსივნეების გამომწვევი დოზები შეიძლება ასევე იყოს დაუსაბუთებლად მაღალი ადამიანისთვის, ანუ ადამიანში სიმსივნეების წარმოქმნისთვის საჭირო ექვივალენტური რაოდენობა შეიძლება გაცილებით აღემატებოდეს იმას, რასაც ადამიანი შეიძლება რეალურ ცხოვრებაში წააწყდეს.
მუტაგენების შესამოწმებლად ასევე შეიძლება გამოყენებულ იქნას ხილული ფენოტიპის რეცესიული მუტაციების მქონე თაგვები. ველური ტიპის მამრებთან შეჯვარებისას რეცესიული მუტაციის მქონე მდედრები ველური ტიპის იგივე ფენოტიპს მიიღებენ და ფენოტიპის ნებისმიერი დაკვირვებადი ცვლილება მიუთითებს, რომ მუტაგენით გამოწვეული მუტაცია მოხდა.
თაგვები ასევე შეიძლება გამოყენებულ იქნას დომინანტური ლეტალური ანალიზებისთვის , სადაც ემბრიონის ადრეული სიკვდილიანობის მონიტორინგი ხდება. მამრ თაგვებს ამუშავებენ ტესტირებული ქიმიკატებით, წყვილდებიან მდედრებთან და შემდეგ მდედრები იწირებიან მშობიარობამდე, ხოლო ნაყოფის ადრეული სიკვდილიანობა საშვილოსნოს რქებში ითვლება .
მუტაგენების ტესტირების კიდევ ერთი მეთოდია ვირუსული შატლ ვექტორით ინფიცირებული თაგვის შტამის გამოყენებით ტრანსგენური თაგვის ანალიზი . ცხოველებს თავდაპირველად მკურნალობენ სავარაუდო მუტაგენით, შემდეგ იზოლირდება თაგვის დნმ და აღდგება ფაგის სეგმენტი, რომელიც გამოიყენება E. coli-ს დასაინფიცირებლად. ლურჯ-თეთრი სკრინინგის მსგავსი მეთოდის გამოყენებით, მუტაციის შემცველი დნმ-ით წარმოქმნილი ფოლაქები თეთრია, ხოლო მუტაგენის გარეშე - ლურჯი.
კიბოს საწინააღმდეგო თერაპიაში
ბევრი მუტაგენი ძლიერ ტოქსიკურია პროლიფერაციული უჯრედებისთვის და ისინი ხშირად გამოიყენება კიბოს უჯრედების გასანადგურებლად. ქიმიოთერაპიაში შეიძლება გამოყენებულ იქნას ალკილირებადი აგენტები, როგორიცაა ციკლოფოსფამიდი და ცისპლატინი , ასევე ინტერკალაციური აგენტები, როგორიცაა დაუნორუბიცინი და დოქსორუბიცინი . თუმცა, სხვა უჯრედებზე მათი ზემოქმედების გამო, რომლებიც ასევე სწრაფად იყოფა, მათ შეიძლება ჰქონდეთ გვერდითი მოვლენები, როგორიცაა თმის ცვენა და გულისრევა. უკეთესად მიზანმიმართული თერაპიების კვლევამ შეიძლება შეამციროს ასეთი გვერდითი მოვლენები. სხივურ თერაპიაში გამოიყენება იონიზირებული გამოსხივება .
მხატვრულ ლიტერატურაში
სამეცნიერო ფანტასტიკაში მუტაგენები ხშირად წარმოდგენილია, როგორც ნივთიერებები, რომლებსაც შეუძლიათ მიმღების ფორმის სრულად შეცვლა ან მისთვის სუპერძალების მინიჭება; ძლიერი გამოსხივება მუტაციის აგენტებია Marvel Comics- ის „ ფანტასტიკური ოთხეულისა“ და „ჰალკის“ სუპერგმირებისთვის , ხოლო „არაადამიანებისთვის “ მუტაგენს Terrigen Mist ეწოდება ; ხოლო „ნინძა კუების“ ფრენჩაიზში მუტაგენს „ნალექი“ ეწოდება. ზოგჯერ მუტაგენს შეუძლია ადამიანების საშინელ ურჩხულებად გარდაქმნა, რომლებმაც შეიძლება საფრთხე შეუქმნან კაცობრიობას, როგორც ეს სტივენ კინგის 1973 წლის მოთხრობაში „ ნაცრისფერი მატერიაა “ . მუტაგენები ასევე გვხვდება ვიდეო თამაშებში, როგორიცაა Cyberia , System Shock , The Witcher , Metroid Prime: Trilogy , Resistance: Fall of Man , Resident Evil , Infamous , Freedom Force , Command & Conquer , Gears of War 3 , StarCraft , BioShock , Fallout , Underrail და Maneater . 1950-იანი წლების „ბირთვული მონსტრების“ შესახებ ფილმებში ბირთვული გამოსხივება ადამიანებსა და ჩვეულებრივ მწერებს ხშირად უზარმაზარ ზომებად და აგრესიულობამდე აქცევს; ამ ფილმებში შედის „გოძილა“ , „ისინი!“ , „50 ფუტიანი ქალის შეტევა“ , „ტარანტულა!“ და „გასაოცარი კოლოსალური კაცი“ .
იც.ვიდეო - ვიდეო - Mutagens and carcinogens | Biomolecules | MCAT | Khan Academy
Комментариев нет:
Отправить комментарий