Interkalacija je interkalacija delcev, kot je molekule ali ioni v nekatere kemične spojine, kot so kristalne rešetke. V biokemiji je izraz povezan z interkalacijo delcev med sosednjimi baznimi pari DNA, kar lahko povzroči mutacije v rešetki. Interkalarne lastnosti ima na primer snov talidomid, ki je povzročila škandal z malformacijami.
Kaj je interkalacija?
Interkalacija je vključitev delcev, kot so molekule ali ioni v nekatere kemične spojine, kot so kristalne rešetke. V kemiji je interkalacija interkalacija molekule, ioni ali atomi v kemične spojine. Struktura delcev med postopkom interkalacije ostane v bistvu konstantna. V anorganski kemiji se interkalacija nanaša predvsem na interkalacijo delcev med ravnmi kristalne mreže večplastnih kristalov. V tem kontekstu na primer interkalacija alkalijske kovine v grafitu povzroči nove spojine v obliki interkalacijskih kompleksov. Interkalacijske spojine kristalov zahtevajo velike interakcijske sile v vpletenih plasteh in minimalne med sosednjimi plastmi. V biokemiji se izraz spet nanaša na DNA. V tem procesu se določene molekule vstavijo v dvojno vijačnico DNA tako, da se stisnejo med pare sosednjih baze. Proces biokemične interkalacije ni fiziološki proces. Gre za patofiziološki proces, ki moti replikacijo in transkripcijo DNA. Interkalacija je vzročno povezana z genetskimi mutacijami, ki so pretežno pomembne v procesu razmnoževanja. Rezultat so malformacije posameznih tkiv. Poleg mutagenih lastnosti naj bi imela interkalacija v biokemičnem smislu tudi rakotvornost, tj rak-vzročne, lastnosti. Spojine z interkalativnim potencialom vključujejo na primer citostatiki, ki se uporabljajo v rak terapija. S pomočjo interkalativnih snovi se kot del zdravljenja povzroči poškodba DNA, zaradi katere tumor umre.
Funkcija in naloga
Pri biokemijski interkalaciji se molekule znotraj DNA vstavijo v dvojno vijačnico sosednjih baznih parov in motijo razmnoževanje in prepisovanje genskega materiala. V procesu replikacije interkalacija povzroča predvsem mutacije kadriranja, znane tudi kot mutacije bralnih okvirjev, premiki bralnih okvirjev ali mutacije premikov okvirjev. Interkalacija tako povzroči vstavitev (3n +1) baznih parov, kar izkrivlja mrežo mRNA v DNA. Posledično mutiran beljakovin nastanejo, katerih aminokislinsko zaporedje se spremeni v vseh položajih s položaja mutacije. Tako se že zgodaj uvede stop kodon, ki konča sintezo beljakovin v smislu prevajanja. Rasterske mutacije proti koncu bralnega okvira včasih podaljšajo polipeptid, ker otežujejo prepoznavanje fiziološkega stop kodona. Ljudje imamo koristi od procesov interkalacije predvsem s pomočjo citostatikov droge uporablja za zdravljenje rak. Kljub medicinskemu napredku v zadnjih desetletjih citostatikizaradi svojih interkalativnih lastnosti še vedno veljajo za najučinkovitejše zdravljenje malignega raka. Strupene kemične snovi se uporabljajo v kemoterapija in motijo, zadržujejo ali preprečujejo celični cikel tumorskih celic, tako da se maligne celice ne širijo ali razpršijo več. Poškodba DNK, ki jo povzroči interkalacija, povzroči kromosomske aberacije ali moti tvorbo vretena. Na ta način se delitev ciljnih celic upočasni ali izklopi. Skupina citostatikov droge vključuje različne snovi s kemično zelo različno strukturo. Znane interkalativne snovi te vrste so aktinomicin, antraciklini oz daunorubicin. Človek koristi tudi načelo interkalacije v povezavi z drugimi droge. Na primer, kemoterapevtski učinek antibiotiki je pripisan tudi povezavi z interkalacijo.
Bolezni in bolezni
Talidomid ustreza derivatu glutaminske kisline, ki deluje depresivno na osrednji del živčni sistem in poleg imunosupresivnih učinkov kaže protivnetne učinke. Snov se šteje za interkalativno, ker ima talidomid pomirjevalo, spodbujanje spanja, protivnetno, protitumorsko rast in kri zaviralni učinki tvorjenja posod, je bil konec petdesetih let na voljo skoraj vsakemu gospodinjstvu kot talidomid. Vendar pa je zaradi svojih interkalativnih lastnosti zaužitje snovi v prvih treh mesecih nosečnost vodi do zgoraj opisanih postopkov interkalacije, ki kažejo dramatične učinke na razvoj zarodka. Novorojenčki so bili rojeni s hudimi malformacijami okončin oz notranjih organov. Zaradi svojih interkalativnih lastnosti snov blokira rastni faktor VEGF, tako da nastane kri plovila pri razvoju zarodka je zaviran. Ker je zarodkov je še posebej občutljiv na škodljive vplive v prvih treh mesecih razvoja, poleg malformacij, Splav se lahko celo pojavijo v tem obdobju. Poleg takšnih uničujočih posledic so interkalativne snovi povezane z rakotvornim učinkom. To na primer velja za nekatere barvila. Sem spadajo etidijev bromid ali EtBr, ki v molekuli obarva nukleinsko kislino genetika. Etidijev bromid ima molekulsko formulo C21H20BrN3 in se interkalira med obema verigama DNA, kar povzroči obarvanje. Ker barvilo absorbira UV svetlobo v valovnih dolžinah od 254 do 366 nm in oddaja oranžno rdečo svetlobo z valovnimi dolžinami 590 nm, je nenadomestljivo kot sredstvo za obarvanje v molekularnih genetika. Etidijev bromid obarva vzorce DNA, ki so bili predhodno ločeni z uporabo agaroznega gela. Barvilo dodamo neposredno v gel. Posledica tega je vezava barvila na DNA, zaradi česar je DNA vidna na poseben način. Ker je etidij bromid potencialno rakotvoren, je primerna varnost ukrepe med uporabo je treba jemati, da se prepreči neposreden stik z sluznica or koža. Enako velja za vse druge interkalativne snovi z rakotvornimi učinki.
