Starpkalibrēšana

Starpkalibrēšana ir daļiņu, piemēram, molekulu vai jonu, iestrāde noteiktos ķīmiskos savienojumos, piemēram, kristāla režģos. Bioķīmijā šis termins ir saistīts ar daļiņu interkalāciju starp kaimiņu DNS bāzes pāriem, kas var izraisīt režģa mutācijas. Piemēram, vielai talidomīdam ir starpkalācijas īpašības, kas izraisīja kroplības skandālu.

Kāda ir starpkalācija?

Ķīmijā ar interkalāciju saprot molekulu, jonu vai atomu savstarpēju savienošanu ķīmiskajos savienojumos. Daļiņu struktūra saglabājas nemainīga uzglabāšanas procesa laikā. Neorganiskajā ķīmijā interkalācija galvenokārt attiecas uz daļiņu savstarpēju integrāciju starp slāņu kristālu kristāla režģa plaknēm. Šajā kontekstā ir jāpiemin, piemēram, sārmu metāla savstarpēja interkalācija grafītā, kas veido jaunus savienojumus interkalācijas kompleksu veidā. Kristālu interkalācijas savienojumiem nepieciešami lieli mijiedarbības spēki iesaistītajos slāņos un minimāli spēki starp blakus esošajiem slāņiem.

Bioķīmijā šis termins atkal attiecas uz DNS. Procesa laikā noteiktas molekulas ievietojas DNS dubultā spirālē, saspiežot starp blakus esošajiem bāzes pāriem.

Bioķīmiskās interkalācijas process nav fizioloģisks process. Tas ir patofizioloģisks process, kas izjauc DNS replikāciju un transkripciju.

Starpkalācija ir cēloņsakarībā ar ģenētiskām mutācijām, kurām ir būtiska nozīme replikācijas procesā. Rezultāts ir atsevišķu audu kroplības. Papildus mutagēnām īpašībām tiek teikts, ka starpkalācija bioķīmiskajā nozīmē ir kancerogēna, t.i., kancerogēna.

Starp savienojumiem ar starpkalatīvo potenciālu ietilpst, piemēram, citostatiski līdzekļi, kurus izmanto vēža terapijā. Izmantojot starpkalācijas vielas, ārstēšanas laikā tiek nodarīts kaitējums DNS, kā rezultātā audzējs mirst.

Funkcija un uzdevums

Bioķīmiskās interkalācijas laikā molekulas DNS iekšienē ievieto kaimiņu bāzes pāru dubultā spirālē un izjauc ģenētiskā materiāla replikāciju un transkripciju. Replikācijas procesā starpkalācija galvenokārt izraisa rastra mutācijas, kuras sauc arī par lasīšanas kadru mutācijām, lasīšanas kadru maiņām vai kadru maiņu mutācijām.

Interkalācijas laikā tiek ievietoti (3n + 1) bāzes pāri, kas falsificē mRNS režģi DNS. Tā rezultātā veidojas mutācijas olbaltumvielas, kuru aminoskābju secība tiek mainīta visās pozīcijās no mutācijas stāvokļa. Apturēšanas kodons tiek ieviests agrīnā stadijā, kas pārtrauc olbaltumvielu sintēzi translācijas ziņā. Ekrāna mutācijas lasīšanas rāmja beigās dažreiz pagarina polipeptīdu, jo tās apgrūtina fizioloģiskā pieturas kodona atpazīšanu.

Cilvēki gūst labumu no starpkalācijas procesiem galvenokārt ar citostatiskiem līdzekļiem, kurus izmanto vēža ārstēšanai. Neskatoties uz medicīnisko progresu pēdējās desmitgadēs, citostatiskie līdzekļi joprojām tiek uzskatīti par visefektīvāko ļaundabīgā vēža ārstēšanas metodi to interkalācijas īpašību dēļ. Toksiskās ķīmiskās vielas tiek izmantotas ķīmijterapijā un izjauc, aizkavē vai novērš audzēja šūnu šūnu ciklu, lai ļaundabīgās šūnas vairs neizplatītos vai neizplatītos.

Starpkalācijas radītie DNS bojājumi izraisa hromosomu aberācijas vai traucē vārpstas aparāta attīstību. Tādā veidā mērķa šūnu dalīšana tiek palēnināta vai izslēgta.

Citostatisko līdzekļu grupā ietilpst dažādas vielas ar ķīmiski ļoti atšķirīgām struktūrām. Zināmas šāda veida starpkalatīvas vielas ir aktinomicīns, antraciklīni vai daunorubicīns. Cilvēki arī gūst labumu no interkalācijas principa saistībā ar citām zālēm. Piemēram, antibiotiku ķīmijterapeitiskais efekts tiek attiecināts uz starpkalāciju savienojumu.

Jūs varat atrast savus medikamentus šeit

Slimības un kaites

Talidomīds atbilst glutamīnskābes atvasinājumam, kam ir slāpējoša iedarbība uz centrālo nervu sistēmu, un papildus imunitāti nomācošai iedarbībai ir arī pretiekaisuma iedarbība. Viela tiek uzskatīta par starpkalāciju.

Tā kā talidomīdam ir nomierinoša, miegu veicinoša, iekaisumu, audzēju augšanu un asinsvadu veidošanos kavējoša iedarbība, tas 50. gadu beigās bija pieejams gandrīz ikvienai mājsaimniecībai kā Contergan®. Interkalācijas īpašību dēļ vielas uzņemšana pirmajos trīs grūtniecības mēnešos noved pie iepriekš aprakstītajiem interkalācijas procesiem, kas dramatiski ietekmē embriju attīstību. Jaundzimušie piedzima ar smagām ekstremitāšu vai iekšējo orgānu kroplībām.

Interkallatīvo īpašību dēļ viela bloķē augšanas faktoru VEGF, tādējādi tiek kavēta asinsvadu veidošanās embrionālā attīstībā. Tā kā embrijs pirmajos trīs attīstības mēnešos īpaši jutīgi reaģē uz kaitīgu iedarbību, papildus kroplībām tas šajā laikā var izraisīt pat zaudējumus.

Starp šīm postošajām sekām starpkalatīvās vielas ir saistītas ar kancerogēnu, t.i., kancerogēnu iedarbību. Tas attiecas, piemēram, uz dažām krāsvielām. Tajos ietilpst etiīdija bromīds vai EtBr, kas molekulārajā ģenētikā krāso nukleīnskābes. Etidija bromīdam ir empīriska formula C21H20BrN3, un tas savstarpēji saista starp abiem DNS virzieniem tā, ka notiek krāsošana.

Tā kā krāsa absorbē UV gaismu viļņu garumā no 254 līdz 366 nm un izstaro oranžsarkanu gaismu ar viļņu garumu 590 nm, tā ir neaizvietojama kā krāsviela molekulārajā ģenētikā. Etidija bromīds iekrāso DNS paraugus, kas iepriekš atdalīti, izmantojot agarozes želeju. Krāsvielu nekavējoties pievieno želejai. Tādā veidā krāsviela saistās ar DNS, padarot DNS redzamu noteiktā veidā. Tā kā etiīdija bromīds ir potenciāli kancerogēns, to lietojot, ir jāveic atbilstoši drošības pasākumi, lai novērstu tiešu kontaktu ar gļotādām vai ādu. Tas pats attiecas uz visām citām, starpkalatīvajām vielām ar kancerogēnu iedarbību.