alchilazione

UN alchilazione indica il trasferimento di un gruppo alchilico da una molecola all'altra. L'alchilazione ha un effetto mutageno e cancerogeno, poiché il DNA e l'RNA sono spesso attaccati e modificati da agenti alchilanti. I cosiddetti agenti alchilanti sono utilizzati in medicina, da un lato, per inibire la crescita cellulare come citostatici e, dall'altro, innescano il cancro o provocano danni genetici nella prole.

Cos'è l'alchilazione?

Alcune sostanze chimiche sviluppano effetti mutageni e cancerogeni a causa della loro capacità di provocare alchilazione. Durante l'alchilazione, i gruppi alchilici vengono trasferiti. La metilazione è un caso speciale di alchilazione. Anche il gruppo metile appartiene al gruppo alchilene. Tuttavia, le metilazioni avvengono sempre nel corpo in condizioni fisiologiche, mentre i gruppi alchilici con più di un atomo di carbonio sono solitamente causati da sostanze esogene.

La metilazione del DNA è responsabile dei cambiamenti epigenetici. Molte altre reazioni di metilazione avvengono anche nell'organismo. Nel processo, i gruppi metilici vengono trasferiti a determinati gruppi funzionali come gruppi idrossilici, ammino o solfidrilici.

Quando vengono trasferiti gruppi etilici, propilici o anche alchilici a catena superiore, il materiale genetico è particolarmente danneggiato. Più gruppi alchilici si legano al DNA, più spesso i filamenti di DNA si rompono. Inoltre, diversi fili possono anche essere collegati tra loro. Dopotutto, le alchilazioni a catena più alta portano sempre a cambiamenti nelle molecole di acido nucleico. Come risultato dei cambiamenti dell'acido nucleico, tra le altre cose, la crescita cellulare viene inibita.

Funzione e compito

A causa dell'effetto inibitore della crescita delle alchilazioni, ci sono possibili applicazioni nella lotta contro il cancro. Sebbene i composti alchilanti siano cancerogeni, possono anche arrestare la crescita non inibita delle cellule tumorali esistenti. Distruggendo il DNA, la crescita delle cellule in proliferazione (cellule in divisione) viene interrotta ai cosiddetti checkpoint del ciclo cellulare. La cellula muore lentamente. Questo vale sia per le cellule tumorali che per le cellule che sono soggette a una forte crescita in condizioni fisiologiche, come le cellule immunitarie, le cellule delle mucose, le cellule delle radici dei capelli e le cellule germinali.

In ogni cellula ci sono cambiamenti nel DNA, ma l'effetto e l'intensità sono maggiori nelle cellule in proliferazione. Le cellule che si dividono particolarmente rapidamente sono quindi le più colpite. Questa è la base per l'effetto selettivo dei citostatici sulle cellule tumorali. Questo è il motivo per cui molti citostatici alchilanti vengono utilizzati nella terapia del cancro come parte della chemioterapia.

Con l'uso a lungo termine di queste sostanze, la loro nocività aumenta, poiché in misura minore le cellule a crescita più lenta vengono modificate geneticamente. Nel caso speciale della metilazione, anche il DNA viene metilato in larga misura. Tuttavia, non vi è alcun cambiamento genetico. La sequenza di base viene mantenuta. I gruppi metilici sono legati solo alla citidina. Le aree metilate del DNA sono inattive, quindi il codice genetico non può più essere letto qui. Questo porta a cambiamenti epigenetici nel DNA. Quindi il DNA viene modificato, preservando il codice genetico.

A causa dei cambiamenti epigenetici, il corpo cambia anche sotto forma di modifiche del fenotipo. Sono proprio questi processi responsabili dell'influenza dell'ambiente sullo sviluppo e sull'espressione di proprietà caratteristiche che non sono completamente determinate dal genotipo. La differenziazione delle singole cellule in diversi organi e tessuti ha anche a che fare con i cambiamenti epigenetici. La differenziazione è causata dalla diversa attività dei geni in diversi tipi di cellule.

Malattie e disturbi

La base della chemioterapia si basa sull'effetto citostatico delle sostanze alchilanti. Allo stesso tempo, tuttavia, i forti effetti collaterali dei farmaci chemioterapici sono anche dovuti al loro effetto alchilante. Questi principi attivi sviluppano il loro effetto terapeutico contro il cancro a causa della loro influenza inibitoria sulla crescita sulle cellule. Le cellule tumorali crescono più velocemente. Questo è il motivo per cui sono maggiormente influenzati.

Tuttavia, anche le cellule immunitarie, le cellule della mucosa o le cellule germinali sono compromesse nella crescita. Di conseguenza, i noti effetti collaterali della chemioterapia si manifestano in suscettibilità a infezioni, nausea, vomito, anemia, perdita di capelli, secchezza delle mucose e altri sintomi spiacevoli.

Importanti agenti citostatici per la chemioterapia sono derivati ​​di composti azotati di senape, alchilsolfonati, nitrosourea e vari altri gruppi di sostanze.Quello che hanno tutti in comune è un effetto alchilante sul DNA, che viene distrutto nel processo. Tutti i principi attivi possono essere utilizzati per la terapia del cancro, ma hanno i corrispondenti effetti collaterali spiacevoli. Se una persona sana entra in contatto con queste sostanze, aumenta il rischio di sviluppare il cancro.

L'effetto a breve termine di queste sostanze è quello di fermare la divisione cellulare e le cellule a morire. I cambiamenti graduali nel DNA nelle cellule a crescita lenta possono anche portare alla loro conversione in cellule cancerose a lungo termine.

Inoltre, i composti chimici alchilanti nell'industria e nell'industria alimentare a volte sviluppano effetti cancerogeni e mutageni. Questi includono dimetil solfato nell'industria chimica e disinfettanti a freddo dimetil dicarbonato e dietil dicarbonato nell'industria alimentare.

Le metilazioni proprie del corpo possono anche portare a malattie se non sono corrette. L'aumento o la diminuzione dell'attività genica si basa sulla metilazione del DNA. Tuttavia, quando la metilazione è difettosa, si sviluppano malattie. Ad esempio, un'attivazione genica errata può provocare tumori. Questo è vero quando un gene regolatore per la divisione cellulare è inattivo. Tuttavia, l'attivazione di geni che normalmente dovrebbero essere inattivi può portare alla degenerazione delle cellule. Diversi modelli di metilazione sono stati trovati in vari tumori rispetto ai corrispondenti tessuti sani. Non importa se il grado di metilazione è troppo forte o troppo debole.