Jump to content

ДНК-аддукт

Метаболит , бензо [ а ]пирена образует интеркалированный аддукт ДНК в центре

В молекулярной генетике аддукт ДНК представляет собой сегмент ДНК , связанный с химическим веществом, вызывающим рак . Этот процесс может привести к развитию раковых клеток или канцерогенезу . Аддукты ДНК в научных экспериментах используются в качестве биомаркеров воздействия. Они особенно полезны для количественной оценки воздействия на организм канцерогена. [1] Присутствие такого аддукта указывает на предшествующее воздействие потенциального канцерогена, но не обязательно указывает на наличие рака у животного.

Аддукты ДНК исследуются в лабораторных условиях. Типичная экспериментальная схема изучения аддуктов ДНК состоит в их индуцировании известными канцерогенами . Научный журнал часто включает название канцерогена в дизайн эксперимента. Например, термин «аддукт ДМБА-ДНК» в научном журнале относится к участку ДНК, к которому прикреплен ДМБА ( 7,12-диметилбенз(а)антрацен ). [2]

Влияние канцерогенов

[ редактировать ]

Некоторые заболевания, включая рак, развиваются из-за мутированной ДНК. Эти мутации вызываются канцерогенами через внешние и внутренние факторы. Канцерогены — это химические или физические агенты, вызывающие повреждение ДНК, которое впоследствии может перерасти в рак. Они могут инициировать мутагенез в ДНК, вмешиваясь в процесс репликации . [3] Эти взаимодействия обычно приводят к образованию в клетке химических аддуктов. Это позволяет аддуктам ДНК служить биомаркерами воздействия канцерогенов из окружающей среды. Они являются привлекательными биомаркерами, поскольку они стабильны, многочисленны и легко охарактеризованы. Их воздействие может прямо или косвенно вызвать повреждение ДНК. В прямом случае канцероген может связываться с ДНК и вызывать ее искажение или образование поперечных связей. Хотя восстановление ДНК происходит в нормальных условиях, иногда ДНК не восстанавливается сама. Это могло быть началом мутации или мутагенеза . Повторные мутации могут привести к канцерогенезу – началу рака. [4]

Наличие эндогенных канцерогенов способствует повышению уровня аддуктов ДНК у пациента. Это может привести к искажению количественной оценки канцерогенов, возникающих в результате воздействия окружающей среды. Продолжающиеся исследования аддуктов ДНК направлены на преодоление этих осложнений. Есть надежда, что в будущей медицинской практике аддукты ДНК смогут помочь в выборе более целенаправленного и эффективного терапевтического лечения. [5]

Механизм повреждения ДНК

[ редактировать ]

Образование аддукта определяется структурой реакционноспособных химических веществ, движением электрофилов и способностью соединений связываться с ДНК, что потенциально приводит к образованию аддукта в определенных нуклеофильных сайтах. Полагают, что местоположения N3 и N7 (расположение нуклеотидов) гуанина и аденина являются наиболее нуклеофильными и, следовательно, они образуют аддукты селективно по экзоциклическим атомам кислорода. На образование аддуктов ДНК также влияют некоторые стерические факторы . Положение N7 гуанина открыто в большой бороздке двойной спирали ДНК , что делает его более подходящим для аддукции, чем положение N3 аденина, которое ориентировано в малой бороздке. [6]

Рисунок 2: Реактивные сайты, представляющие интерес для нуклеиновых кислот при образовании аддукта ДНК

Многие соединения требуют метаболической активации ферментов, чтобы стать мутагенными и вызвать повреждение ДНК. Кроме того, в результате окислительного стресса в организме могут вырабатываться реактивные промежуточные продукты , наносящие вред ДНК. Некоторые химические канцерогены, метаболиты, а также эндогенные соединения, образующиеся в результате воспалительных процессов, вызывают окислительный стресс. Это может привести к образованию активных форм кислорода (АФК) или активных форм азота (АФК). Известно, что АФК и РНС вызывают повреждение ДНК посредством окислительных процессов. На рисунке 2 показаны все реактивные сайты нуклеиновых кислот, участвующих в аддукции и повреждении, причем каждая форма переноса отмечена цветом стрелки. Эти положения представляют интерес для исследователей, изучающих образование аддуктов ДНК. Исследования показали, что многие различные химические вещества могут изменить ДНК человека, а образ жизни и характеристики хозяина могут повлиять на степень повреждения ДНК. Люди постоянно подвергаются воздействию разнообразных комбинаций потенциально опасных веществ, которые могут вызвать повреждение ДНК. [6]

Химические вещества, образующие аддукты ДНК

[ редактировать ]
Рисунок 3: ДНК, поврежденная канцерогенным 2-аминофлуореном.

Методы обнаружения

[ редактировать ]

Анализ 32P-постмечения:

  • Анализы с постмечением 32P проверяют аддукты ДНК путем переноса 32P-АТФ в канцерогенно-маркированную нуклеотидную последовательность с селективностью в пользу модифицированных нуклеотидов. [17]

Жидкостная хроматография-масс-спектрометрия (ЖХ-МС):

Флуоресцентная маркировка:

  • Некоторые аддукты ДНК также можно обнаружить с помощью флуоресценции, поскольку они содержат флуоресцентные хромофоры. [19]

Иммуноферментный анализ (ИФА):

  • ИФА содержит антиген в растворе, который может связываться с аддуктами ДНК. Любой оставшийся свободный антиген будет флуоресцировать. Это позволяет с помощью ELISA количественно определять аддукты ДНК, а также отображать обратную зависимость между повреждением ДНК и интенсивностью флуоресценции образцов. [20]

Аддукт ДНК как биомаркеры воздействия

[ редактировать ]

Говяжья диета

[ редактировать ]

Потребление человеком более 2,5–3,5 унций (70–100 г) красного мяса (говядины, баранины или свинины) в день увеличивает риск рака толстой кишки , но употребление курицы такого риска не несет. [21] [22] Повышенный риск рака толстой кишки из-за красного мяса может быть связан с более высоким увеличением количества аддуктов ДНК в результате переваривания красного мяса. Когда крыс кормили говядиной или курицей, три типа аддуктов ДНК в тканях толстой кишки были значительно выше после употребления говядины, чем после употребления курицы. [23] Эти аддукты представляли собой разновидность метилцитозина (возможно, N3-метилцитозина), аддукта двух молекул малонового диальдегида с гуанином и карбоксиладенином. [24]

Употребление табака

[ редактировать ]

Воздействие табачного дыма на человека связано с повышенным риском рака легких. Табачный дым может представлять большой риск для ДНК, поскольку такие химические вещества, как формальдегид и ацетальдегид, вступают в реакцию непосредственно с ДНК с образованием аддуктов. Кроме того, у людей следует учитывать и другие канцерогены, специфичные для табака, которые активируются метаболически, такие как производные никотина нитрозаминокетон (NNK) и N'-нитрозонорникотин (NNN). Эти канцерогены в конечном итоге образуют аддукты при реакции с ДНК, которые называются пиридилоксобутиловыми (POB) аддуктами. [25]

Рисунок 4: Влияние табака на ДНК здорового человека

Дальнейший анализ был проведен по этой теме и установил, что 1,3-бутадиен (BD) является канцерогеном для человека, который содержится в сигаретном дыме среди других производств синтетических полимеров . Были проведены тесты, чтобы понять различия в уровне аддуктов BD-ДНК в моче среди различных этнических групп – белых, американцев японского происхождения и коренных гавайцев. Было установлено, что у американских курильщиков японского происхождения наблюдались повышенные уровни гуаниновых аддуктов , индуцированных BD, по сравнению с белыми и коренными гавайцами, в то время как среди некурящих не было различий в результатах в зависимости от этнической принадлежности. Понимание эпигенетических и генетических факторов, обуславливающих эти различия в присутствии аддукта BD-ДНК в моче, является следующим шагом в этом исследовании, служащим связующим звеном между социологией и науками о жизни. [26]

Взвешенные в воздухе твердые частицы

[ редактировать ]

Твердые частицы (ТЧ), широко известные как загрязнение воздуха, считаются канцерогеном группы 1 Международным агентством по исследованию рака ; хотя неясно, существует ли прямая связь между раком и воздействием ТЧ, вполне вероятно, что воздействие ТЧ приводит к некоторой степени повреждения клеток. В ходе дальнейшего исследования было установлено, что воздействие ТЧ вызывает окислительный стресс – образование активных форм кислорода, образование аддуктов ДНК и индуцирование двухцепочечных разрывов (DSB). Что касается образования аддукта ДНК, этот анализ был проведен после изучения лейкоцитов жителей густонаселенных городов (например, загрязнение, длительное движение транспорта); общий компонент ПМ, полициклический ароматический углеводород (ПАУ), был одной из многих молекул, которые, как считается, тесно коррелируют с наличием объемных повреждений ДНК у этих людей. Эти данные подтверждают теорию о том, что присутствие аддукта ДНК указывает на уровень канцерогенной активности. [27]

См. также

[ редактировать ]
  1. ^ Пуарье MC (июнь 1997 г.). «Аддукты ДНК как биомаркеры воздействия и индикаторы риска рака» . Перспективы гигиены окружающей среды . 105 (Приложение 4): 907–912. дои : 10.1289/ehp.97105s4907 . ПМК   1470061 . ПМИД   9255579 .
  2. ^ Мальцман Т.Х., Кристу М., Гулд М.Н., Джеффкоат Ч.Р. (ноябрь 1991 г.). «Влияние монотерпеноидов на образование аддукта ДМБА-ДНК in vivo и на ферменты I фазы метаболизма в печени». Канцерогенез . 12 (11): 2081–2087. дои : 10.1093/carcin/12.11.2081 . ПМИД   1934293 .
  3. ^ Барнс Дж.Л., Зубайр М., Джон К., Пуарье М.К., Мартин Ф.Л. (октябрь 2018 г.). «Канцерогены и повреждение ДНК» . Труды Биохимического общества . 46 (5): 1213–1224. дои : 10.1042/BST20180519 . ПМК   6195640 . ПМИД   30287511 .
  4. ^ Уэстон А., Пуарье MC (2005). «Формирование аддукта канцероген-ДНК и восстановление ДНК». В Векслер П. (ред.). Энциклопедия токсикологии . Эльзевир. стр. 440–445. дои : 10.1016/B0-12-369400-0/00191-5 . ISBN  978-0-12-369400-3 .
  5. ^ Йимит А, Адебали О, Санджар А, Цзян Ю (январь 2019 г.). «Дифференциальное повреждение и восстановление ДНК-аддуктов, индуцированных противораковым препаратом цисплатином в органах мыши» . Природные коммуникации . 10 (1): 309. Бибкод : 2019NatCo..10..309Y . дои : 10.1038/s41467-019-08290-2 . ПМК   6338751 . ПМИД   30659176 .
  6. ^ Jump up to: а б Хва Юн Б., Го Дж., Белламри М., Турески Р.Дж. (март 2020 г.). «Аддукты ДНК: образование, биологические эффекты и новые биообразцы для масс-спектрометрических измерений у людей» . Обзоры масс-спектрометрии . 39 (1–2): 55–82. Бибкод : 2020MSRv...39...55H . дои : 10.1002/mas.21570 . ПМК   6289887 . ПМИД   29889312 .
  7. ^ Рабочая группа МАИР по оценке канцерогенных рисков для человека (2010 г.). «Некоторые негетероциклические полициклические ароматические углеводороды и некоторые связанные с ними воздействия» . Монографии МАИР по оценке канцерогенных рисков для человека . 92 : 1–853. ПМЦ   4781319 . ПМИД   21141735 .
  8. ^ Рабочая группа МАИР по оценке канцерогенных рисков для человека (2014 г.). «Выхлопы дизельных и бензиновых двигателей и некоторые нитроарены» . Монографии МАИР по оценке канцерогенных рисков для человека . 105 : 9–699. ПМЦ   4781216 . ПМИД   26442290 .
  9. ^ Рабочая группа МАИР по оценке канцерогенных рисков для человека (2007 г.). «Бездымный табак и некоторые специфические для табака N-нитрозамины» . Монографии МАИР по оценке канцерогенных рисков для человека . 89 : 1–592. ПМЦ   4781254 . ПМИД   18335640 .
  10. ^ Рабочая группа МАИР по оценке канцерогенных рисков для человека (2002 г.). «Некоторые традиционные лекарственные травы, некоторые микотоксины, нафталин и стирол» . Монографии МАИР по оценке канцерогенных рисков для человека . 82 : 1–556. ПМЦ   4781602 . ПМИД   12687954 .
  11. ^ «Монографии МАИР по оценке канцерогенного риска химических веществ для человека: некоторых азиридинов, N-, S- и O-горчицы и селена» . Монографии МАИР по оценке канцерогенного риска химических веществ для человека . 9 : 1–268. 1975. ПМИД   1234596 .
  12. ^ Рабочая группа монографий МАИР по оценке канцерогенных рисков для человека (2010 г.). «Некоторые ароматические амины, органические красители и связанные с ними воздействия» . Монографии МАИР по оценке канцерогенных рисков для человека . 99 : 1–658. ПМК   5046080 . ПМИД   21528837 .
  13. ^ https://www.cabdirect.org/cabdirect/abstract/19952006807.
  14. ^ Вятт, доктор медицинских наук, Питтман, Д.Л. (декабрь 2006 г.). «Метилирующие агенты и реакции на восстановление ДНК: метилированные основания и источники разрывов цепей» . Химические исследования в токсикологии . 19 (12): 1580–1594. дои : 10.1021/tx060164e . ПМЦ   2542901 . ПМИД   17173371 .
  15. ^ Певица Б (октябрь 1985 г.). «Образование и сохранение in vivo модифицированных нуклеозидов, образующихся под действием алкилирующих агентов» . Перспективы гигиены окружающей среды . 62 : 41–48. дои : 10.1289/ehp.856241 . ПМЦ   1568687 . ПМИД   4085444 .
  16. ^ Гюнгерих Ф.П., Маккормик В.А., Уиллер Дж.Б. (ноябрь 2003 г.). «Анализ кинетического механизма конъюгации галоалканов глутатионтрансферазами тета-класса млекопитающих». Химические исследования в токсикологии . 16 (11): 1493–1499. дои : 10.1021/tx034157r . ПМИД   14615977 .
  17. ^ Jump up to: а б Бальбо С., Турески Р.Дж., Виллалта П.В. (март 2014 г.). «ДНК-аддуктомика» . Химические исследования в токсикологии . 27 (3): 356–366. дои : 10.1021/tx4004352 . ПМЦ   3997222 . ПМИД   24437709 .
  18. ^ Сингх Р., Фармер П.Б. (февраль 2006 г.). «Жидкостная хроматография, ионизация электрораспылением, масс-спектрометрия: будущее обнаружения аддуктов ДНК». Канцерогенез . 27 (2): 178–196. дои : 10.1093/carcin/bgi260 . ПМИД   16272169 .
  19. ^ Боффетта П., Эно П. (2019). Энциклопедия рака (Третье изд.). Амстердам: Академическая пресса. ISBN  978-0-12-812485-7 . OCLC   1061558350 .
  20. ^ Браун К. (2012). «Методы обнаружения аддуктов ДНК». В Парри Дж. М., Парри Э. (ред.). Генетическая токсикология . Методы молекулярной биологии. Том. 817. Нью-Йорк, штат Нью-Йорк: Спрингер. стр. 207–230. дои : 10.1007/978-1-61779-421-6_11 . ISBN  978-1-61779-421-6 . ПМИД   22147575 .
  21. ^ Айкан Н.Ф. (февраль 2015 г.). «Красное мясо и колоректальный рак» . Обзоры онкологии . 9 (1): 288. doi : 10.4081/oncol.2015.288 . ПМЦ   4698595 . ПМИД   26779313 .
  22. ^ Волк А (февраль 2017 г.). «Потенциальная опасность для здоровья от употребления красного мяса» . Журнал внутренней медицины . 281 (2): 106–122. дои : 10.1111/joim.12543 . ПМИД   27597529 . S2CID   24130100 .
  23. ^ Хемерик Л.Ю., Ван Хек Т., Воссен Э., Де Смет С., Ванхек Л. (сентябрь 2017 г.). «ДНК-аддуктомика для изучения генотоксических эффектов потребления красного мяса с добавлением животного жира и без него у крыс». Пищевая химия . 230 : 378–387. doi : 10.1016/j.foodchem.2017.02.129 . ПМИД   28407925 .
  24. ^ Кастан М.Б. (апрель 2008 г.). «Реакция на повреждение ДНК: механизмы и роль в заболеваниях человека: лекция на премию Мемориала ГСГ Клоуза 2007 г.» . Молекулярные исследования рака . 6 (4): 517–524. дои : 10.1158/1541-7786.MCR-08-0020 . ПМИД   18403632 .
  25. ^ Ма Б, Степанов И, Хехт СС (март 2019 г.). «Недавние исследования аддуктов ДНК, возникающих в результате воздействия на человека табачного дыма» . Токсики . 7 (1): 16. doi : 10.3390/toxis7010016 . ПМЦ   6468371 . ПМИД   30893918 .
  26. ^ Йокипи Крюгер CC, Парк С.Л., Мадугунду Г, Патель Ю, Ле Маршан Л, Страм Д.О., Третьякова Н. (май 2021 г.). «Этнические различия в выделении аддуктов бутадиена-ДНК нынешними курильщиками» . Канцерогенез . 42 (5): 694–704. дои : 10.1093/carcin/bgab020 . ПМК   8163050 . ПМИД   33693566 .
  27. ^ Кесада-Мальдонадо ЕМ, Санчес-Перес Й, Чирино Й.И., Гарсиа-Куэльяр СМ (октябрь 2021 г.). «Переносящиеся по воздуху твердые частицы вызывают окислительное повреждение, образование аддуктов ДНК и изменения в путях восстановления ДНК». Загрязнение окружающей среды . 287 : 117313. Бибкод : 2021EPoll.28717313Q . дои : 10.1016/j.envpol.2021.117313 . ПМИД   34022687 .
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: 27188f81b22fbe0d1a63ad41b3850663__1721362620
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/27/63/27188f81b22fbe0d1a63ad41b3850663.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
DNA adduct - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)