Az alkilezés az alkilcsoport egyik molekuláról a másikra történő átvitelét jellemzi. Az alkilezésnek mutagén és rákkeltő hatása van, mivel a DNS-t és az RNS-t gyakran megtámadják és megváltoztatják az alkilező szerek. Az úgynevezett alkilező szereket az orvostudományban egyrészt a sejtek növekedésének gátlására használják citosztatikumok és másrészt kiváltó okai rák vagy örökletes kárt okozhatnak az utódokban.
Mi az alkilezés?
Az alkilezés az alkilcsoport egyik molekuláról a másikra történő átvitelét jellemzi. Az alkilező szerek gyakran megtámadják és megváltoztatják a DNS-t és az RNS-t. Bizonyos kémiai anyagoknak mutagén és rákkeltő hatása van az alkilezés kiváltásának képessége révén. Az alkilezés magában foglalja az alkilcsoportok transzferjét. Az alkilezések speciális esete a metilezés. A metilcsoport az alkilcsoportokhoz is tartozik. A metilezések azonban mindig fiziológiai körülmények között zajlanak le a testben, míg az alkilcsoportok egynél többel rendelkeznek szén az atomot általában a test számára idegen anyagok indukálják. A DNS metilezései felelősek az epigenetikai változásokért. Ezenkívül számos más metilációs reakció is végbemegy a szervezetben. Ezekben a reakciókban a metilcsoportok specifikus funkcionális csoportokba, például hidroxi-, amino- vagy szulfhidrilcsoportokba kerülnek. Az etil-, propil- vagy akár magasabb láncú alkilcsoportok átvitelével különösen a genetikai anyag érintett. Minél több alkilcsoport kötődik a DNS-hez, annál gyakrabban szakadnak meg a DNS-szálak. Továbbá különböző szálak is megköthetik egymást. Végül a magasabb láncú alkilezéseket mindig vezet a nukleinsav megváltozásához molekulák. A nukleinsavváltozások eredményeként többek között a sejtek növekedése is gátolt.
Funkció és feladat
Az alkilezések növekedést gátló hatása miatt az rák kezelés javasolt. Bár az alkilező vegyületek karcinogén hatással bírnak, egyidejűleg megállíthatják a meglévő gátlástalan növekedését rák sejtek. A DNS elpusztításával a szaporodó sejtekben (osztódó sejtekben) a növekedés megszakad a sejtciklus úgynevezett ellenőrzési pontjain. A sejt lassan elpusztul. Ez igaz a rákos sejtekre, valamint azokra a sejtekre, amelyek élettani körülmények között erős növekedésnek vannak kitéve, például immunsejtek, nyálkahártya-sejtek, haj gyökérsejtek és csíra sejtek. Míg a DNS változásai minden sejtben bekövetkeznek, a hatás és az intenzitás a szaporodó sejtekben a legnagyobb. A különösen gyorsan osztódó sejtek tehát a leginkább érintettek. Ez az alapja a citosztatikus szelektív hatásának szerek a rákos sejteken. Emiatt számos alkilező citosztatikus szert használnak rákban terápia részeként kemoterápiás kezelés. Ezeknek az anyagoknak a hosszú távú alkalmazásával káros hatásuk növekszik, mivel a lassabban növekvő sejtek genetikailag is kisebb mértékben módosulnak. A metilezés speciális esetben a DNS is nagy részben metilálódik. Genetikai változás azonban nem történik meg. Az alapszekvencia változatlan marad. A metilcsoportok csak a citidinhez kapcsolódnak. A DNS metilált területei inaktívak, így a genetikai kód itt már nem olvasható. Ez epigenetikus változásokhoz vezet a DNS-ben. A DNS így módosul, de a genetikai kód sértetlen marad. Az epigenetikai változások következtében a test a fenotípus módosításai formájában is megváltozik. Ezek a folyamatok felelősek azért, hogy a környezet befolyásolja a jellemző tulajdonságok kialakulását és kifejeződését, amelyeket a genotípus nem határoz meg teljesen. Az egyes sejtek különböző szervekké és szövetekké történő differenciálása az epigenetikai változásokkal is összefügg. A differenciálódást a gének differenciális aktivitása okozza a különböző sejttípusokban.
Betegségek és rendellenességek
Az alapja kemoterápiás kezelés az alkilező anyagok citosztatikus hatásán alapul. Ugyanakkor a kemoterápiás szerek súlyos mellékhatásai alkilező hatásuknak is köszönhetők. Ezek a szerek a sejtekre gyakorolt növekedést gátló hatásuk miatt gyakorolják terápiás hatásukat a rák ellen. Ráksejtek nő a leggyorsabb. Ezért őket leginkább érinti. Ugyanakkor az immunsejtek, a nyálkahártya-sejtek vagy a csírasejtek növekedése is károsodott. Ennek eredményeként a kemoterápiás kezelés fertőzésre való hajlamban nyilvánulnak meg, hányinger, hányás, vérszegénység, hajhullás, száraz nyálkahártya és egyéb kellemetlen tünetek. A kemoterápia szempontjából fontos citosztatikus szerek a nitrogén- elveszett vegyületek, alkil-szulfonátok, nitrozokarbamidok és különféle egyéb anyagcsoportok. Ami közös bennük, az a DNS-t alkilező hatás, amely a folyamat során elpusztul. Minden hatóanyag felhasználható rákos megbetegedések esetén terápia, de a megfelelő kellemetlen mellékhatásokkal járnak. Ha egy egészséges ember kapcsolatba kerül ezekkel az anyagokkal, akkor megnő a rák kialakulásának kockázata. Ezen anyagok rövid távú hatása a sejtosztódás leállítása és a sejtek pusztulása. A lassan növő sejtekben a DNS fokozatos változásai is vezet hosszú távon rákos sejtekké történő átalakulásukhoz. Az iparban és az élelmiszeriparban alkilező kémiai vegyületek egyes esetekben rákkeltő és mutagén hatással is rendelkeznek. Ide tartozik a vegyiparban a dimetil-szulfát és a hideg sterilizátorok dimetil-dikarbonát és dietil-dikarbonát az élelmiszeriparban. A test saját metilezései is vezet betegségekre, ha helytelenül fordulnak elő. Így nőtt vagy csökkent gén az aktivitás a DNS metilezésén alapul. Ha azonban a metilezés hibás, akkor betegségek alakulnak ki. Például a daganatok helytelen eredmények következtében alakulhatnak ki gén aktiválás. Ez igaz, ha egy szabályozó gén mert a sejtosztódás inaktív. De a gének aktiválása, amelyeknek általában inaktívaknak kell lenniük, a sejtek degenerációjához is vezethet. Különböző daganatokban divergens metilációs mintákat találtak a megfelelő egészséges szövetekhez. Nem számít, hogy a metiláció mértéke túl erős vagy túl gyenge.
