Interkalācija ir tādu daļiņu interkalācija kā molekulas vai jonus noteiktos ķīmiskos savienojumos, piemēram, kristāla režģos. Bioķīmijā šis termins ir saistīts ar daļiņu interkalāciju starp blakus esošajiem DNS bāzes pāriem, kā rezultātā var rasties režģa mutācijas. Starpkalāriju īpašības piemīt, piemēram, talidomīda vielai, kas izraisījusi malformācijas skandālu.
Kas ir interkalācija?
Interkalācija ir tādu daļiņu iekļaušana kā molekulas vai jonus noteiktos ķīmiskos savienojumos, piemēram, kristāla režģos. Ķīmijā interkalācija ir molekulas, jonus vai atomus ķīmiskos savienojumos. Interkalācijas procesā daļiņu struktūra būtībā paliek nemainīga. Neorganiskajā ķīmijā interkalācija galvenokārt attiecas uz daļiņu interkalāciju starp slāņveida kristālu kristāla režģa plaknēm. Šajā kontekstā, piemēram, sārma metāla interkalācija grafītā rada jaunus savienojumus interkalācijas kompleksu formā. Kristālu interkalācijas savienojumiem ir vajadzīgi lieli mijiedarbības spēki iesaistītajos slāņos un minimāli starp blakus esošajiem slāņiem. Bioķīmijā šis termins atkal attiecas uz DNS. Šajā procesā noteiktas molekulas ievieto sevi DNS dubultā spirālē, iestiprinoties starp kaimiņu pāriem bāzes. Bioķīmiskās interkalācijas process nav fizioloģisks process. Tas ir patofizioloģisks process, kas izjauc DNS replikāciju un transkripciju. Starpkalācija cēloņsakarībā ir saistīta ar ģenētiskām mutācijām, kas pārsvarā ir nozīmīgas replikācijas procesā. Rezultāts ir atsevišķu audu malformācijas. Starp mutagēnajām īpašībām starpkultūrai bioķīmiskajā nozīmē tiek teikts arī par kancerogēnu, ti vēzis-izraisīšana, īpašības. Savienojumi ar interkalatīvo potenciālu ietver, piemēram, citostatiskie līdzekļi, kas tiek izmantoti vēzis terapija. Izmantojot interkalatīvās vielas, ārstēšanas laikā tiek izraisīti DNS bojājumi, izraisot audzēja nāvi.
Funkcija un uzdevums
Bioķīmiskajā interkalācijā molekulas DNS ievieto blakus esošo bāzes pāru dubulto spirāli un traucē ģenētiskā materiāla replikāciju un transkripciju. Replikācijas procesā interkalācija galvenokārt izraisa kadrēšanas mutācijas, kas pazīstamas arī kā rāmja mutācijas lasīšana, rāmja nobīdes lasīšana vai rāmja nobīdes mutācijas. Interkalācijas rezultātā tiek ievietoti (3n +1) bāzes pāri, kas izkropļo mRNS režģi DNS. Tā rezultātā mutācijas proteīni veidojas, kuru aminoskābju secība tiek mainīta visās pozīcijās no mutācijas stāvokļa. Tādējādi agri tiek ieviests stop kodons, kas pārtrauc olbaltumvielu sintēzi translācijas ziņā. Rastra mutācijas lasīšanas rāmja beigās dažreiz pagarina polipeptīdu, jo tās apgrūtina fizioloģiskā apstāšanās kodona atpazīšanu. Cilvēki gūst labumu no interkalācijas procesiem, galvenokārt izmantojot citostatiskos procesus narkotikas lieto ārstēšanai vēzis. Neskatoties uz medicīnas sasniegumiem pēdējās desmitgadēs, citostatiskie līdzekļistarpkultūru īpašību dēļ dažreiz tiek uzskatīti par visefektīvāko ļaundabīgā vēža ārstēšanu. Toksiskās ķīmiskās vielas tiek izmantotas ķīmijterapija un izjaukt, aizkavēt vai novērst audzēja šūnu šūnu ciklu, lai ļaundabīgās šūnas vairs neizplatītos un neizkliedētos. Interkalācijas izraisītais DNS bojājums izraisa hromosomu aberācijas vai izjauc vārpstas aparāta veidošanos. Tādā veidā mērķa šūnu dalīšanās tiek palēnināta vai izslēgta. Citostatisko grupa narkotikas ietver dažādas vielas ar ķīmiski ļoti atšķirīgu struktūru. Labi zināmās šāda veida starpkultūru vielas ir aktinomicīns, antraciklīni vai daunorubicīns. Cilvēks arī gūst labumu no interkalācijas principa saistībā ar citiem narkotikas. Piemēram, ķīmijterapeitiskā iedarbība antibiotikas tiek attiecināts arī uz interkalācijas savienojumu.
Slimības un kaites
Talidomīds atbilst glutamīnskābes atvasinājumam, kam ir nomācoša ietekme uz centrālo nervu sistēmas un papildus imūnsupresīvai iedarbībai parāda pretiekaisuma iedarbību. Viela tiek uzskatīta par interkalatīvu. Tā kā talidomīdam ir nomierinošs, miegu veicinoša, pretiekaisuma, pretaudzēju augšana un asinis kuģu veidošanos nomācoša iedarbība, tas tika darīts pieejams gandrīz visām mājsaimniecībām kā talidomīds 1950. gadu beigās. Tomēr, ņemot vērā tā interkalatīvās īpašības, viela tiek uzņemta pirmajos trīs mēnešos grūtniecība noved pie iepriekš aprakstītajiem interkalācijas procesiem, kas parāda dramatisku ietekmi uz embrija attīstību. Jaundzimušie piedzima ar smagām ekstremitāšu malformācijām vai iekšējie orgāni. Interkalālo īpašību dēļ viela bloķē augšanas faktoru VEGF, tā ka asinis kuģi embrija attīstībā tiek kavēta. Kopš embrijs ir īpaši jutīgs pret kaitīgām ietekmēm pirmajos trīs attīstības mēnešos papildus malformācijām, aborts var rasties pat šajā periodā. Bez šādām postošām sekām interkalatīvās vielas ir saistītas ar kancerogēnu iedarbību. Tas attiecas, piemēram, uz noteiktiem krāsvielas. Tie ietver etidija bromīdu vai EtBr, kas molekulāri iekrāso nukleīnskābi ģenētika. Etiīdija bromīdam ir molekulārā formula C21H20BrN3, un tas interkalējas starp abiem DNS pavedieniem, kā rezultātā notiek krāsošana. Tā kā krāsa absorbē UV gaismu viļņu garumos no 254 līdz 366 nm un izstaro oranži sarkanu gaismu ar viļņu garumu 590 nm, tā ir neaizstājama kā krāsviela molekulārā ģenētika. Etīdija bromīds iekrāso DNS paraugus, kas iepriekš atdalīti, izmantojot agarozes gēlu. Krāsvielu pievieno tieši gēlam. Tā rezultātā krāsa saistās ar DNS, padarot DNS redzamu noteiktā veidā. Tā kā etidija bromīds ir potenciāli kancerogēns, atbilstoša drošība pasākumus lietošanas laikā jālieto, lai novērstu tiešu saskari ar gļotādas or āda. Tas pats attiecas uz visām pārējām interkalatīvajām vielām ar kancerogēnu iedarbību.
