intercalation

Det intercalation er inkorporering af partikler, såsom molekyler eller ioner i visse kemiske forbindelser, såsom krystalgitter. I biokemi er udtrykket forbundet med sammenkalkningen af ​​partikler mellem nabobasepar af DNA, hvilket kan resultere i gittermutationer. Stoffet thalidomid har for eksempel interkalative egenskaber, hvilket forårsagede en misdannelsesskandale.

Hvad er sammenkalkningen?

I kemi forstås interkalkation som interkalkation af molekyler, ioner eller atomer i kemiske forbindelser. Strukturen af ​​partiklerne forbliver i det væsentlige konstant under opbevaringsprocessen. I uorganisk kemi henviser interkalkeringen primært til indblanding af partikler mellem krystalgitterplanene i lagkrystallerne. I denne sammenhæng skal forkalkningen af ​​et alkalimetal i grafit nævnes, for eksempel, hvilket skaber nye forbindelser i form af interkalkationskomplekser. Interkalationsforbindelser med krystaller kræver store interaktionskræfter i de involverede lag og minimale kræfter mellem tilstødende lag.

I biokemi refererer udtrykket igen til DNA. Under processen indsætter visse molekyler sig selv i den dobbelte helix af DNA ved at klemme mellem nabobasepar.

Processen med biokemisk intercalation er ikke en fysiologisk proces. Det er en patofysiologisk proces, der forstyrrer replikation og transkription af DNA.

Interkalkationen er årsagssammenhæng med genetiske mutationer, der overvejende er relevante i replikationsprocessen. Resultatet er misdannelser i individuelle væv. Foruden de mutagene egenskaber siges interkalkering i biokemisk forstand også at være kræftfremkaldende, dvs. kræftfremkaldende.

Forbindelser med interkalativ potentiale inkluderer for eksempel cytostatika, der anvendes i kræftbehandling. Ved anvendelse af interkalative stoffer forårsages skade på DNA'et under behandlingen, hvilket får tumoren til at dø.

Funktion & opgave

Under biokemisk interkalkation indsætter molekyler i DNA'et sig selv i den dobbelte helix af nabobasepar og forstyrrer replikationen og transkriptionen af ​​det genetiske materiale. I replikationsprocessen forårsager interkalkation primært rastermutationer, der også er kendt som læserammemutationer, læserammeskift eller rammeskiftmutationer.

Under intercalation indsættes (3n + 1) basepar, hvilket forfalsker mRNA-gitteret i DNA'et. Som en konsekvens dannes der muterede proteiner, hvis aminosyresekvens ændres i alle positioner fra mutationens position. Et stopkodon introduceres på et tidligt tidspunkt, hvilket afslutter proteinsyntese med hensyn til translation. Skærmmutationer mod slutningen af ​​læserammen forlænger undertiden polypeptidet, fordi de gør det vanskeligt at genkende det fysiologiske stopkodon.

Mennesker drager fordel af intercalationsprocesser primært gennem cytostatika, der bruges til kræftbehandling. På trods af de medicinske fremskridt i de sidste årtier betragtes cytostatika stadig som den mest effektive behandlingsmetode for ondartet kræft på grund af deres interkalative egenskaber. De giftige kemiske stoffer bruges i kemoterapi og forstyrrer, forsinker eller forhindrer tumorcellecyklussen, så de ondartede celler ikke længere spreder sig eller spreder sig.

DNA-skader forårsaget af intercalation forårsager kromosomafvigelser eller forstyrrer udviklingen af ​​spindelapparatet. På denne måde bremses delingen af ​​målcellerne eller slukkes.

Gruppen af ​​cytostatika inkluderer forskellige stoffer med kemisk meget forskellige strukturer. Kendte interkalative stoffer af denne type er actinomycin, anthracycliner eller daunorubicin. Mennesker drager også fordel af princippet om sammenkalkning i forbindelse med andre lægemidler. For eksempel tilskrives den kemoterapeutiske virkning af antibiotika til interkalationsforbindelsen.

Du kan finde din medicin her

Sygdomme og lidelser

Thalidomid svarer til et glutaminsyrederivat, der har en dæmpende virkning på centralnervesystemet og ud over immunosuppressivt også har antiinflammatoriske virkninger. Stoffet betragtes som interkalativt.

Da thalidomid har en beroligende, søvnfremmende, betændelse, tumorvækst og dannelse af blodkardannelse, blev det stillet til rådighed for næsten alle husholdninger som Contergan® i slutningen af ​​1950'erne. På grund af dets interkalative egenskaber fører indtagelse af stoffet i de første tre måneder af graviditeten til interkalkationsprocesserne beskrevet ovenfor, som har dramatiske virkninger på embryonal udvikling. De nyfødte blev født med alvorlige misdannelser i lemmer eller indre organer.

På grund af dets interkalative egenskaber blokerer stoffet vækstfaktoren VEGF, så dannelsen af ​​blodkar i embryonisk udvikling hæmmes. Da embryoet reagerer særligt følsomt på skadelige påvirkninger i de første tre måneder af udviklingen, ud over misdannelserne, kan det endda føre til tab i dette tidsrum.

Bortset fra sådanne ødelæggende konsekvenser er interkalative stoffer forbundet med en kræftfremkaldende, dvs. kræftfremkaldende virkning. Dette gælder for eksempel for visse farvestoffer. Disse inkluderer ethidiumbromid eller EtBr, som i molekylær genetik farver nukleinsyrer. Ethidiumbromid har den empiriske formel C21H20BrN3 og intercalates mellem de to DNA-strenge, så farvning forekommer.

Da farvestoffet absorberer UV-lys i bølgelængder fra 254 til 366 nm og udsender orange-rødt lys med bølgelængder på 590 nm, er det uerstattelig som et farvestof i molekylær genetik. Ethidiumbromid pletter DNA-prøver, der tidligere er blevet adskilt ved hjælp af en agarosegel. Farvestoffet sættes straks til gelen. På denne måde binder farvestoffet sig til DNA'et, hvilket gør DNA'et synligt på en bestemt måde. Da ethidiumbromid potentielt er kræftfremkaldende, skal der træffes passende sikkerhedsforanstaltninger, når du bruger det for at forhindre direkte kontakt med slimhinder eller hud. Det samme gælder for alle andre interkalative stoffer med kræftfremkaldende virkning.