Mutageneze

Mutace = náhlá, neusměrněná, trvalá změna genetického materiálu Dělení mutací: Mutace: spontánní indukované Mutace: somatické gametické Mutace: tiché=tolerované=neutrální ztrátové výhodné spontánní vznik mutací s frekvencí 10-6 na buňku a generaci

Mutace: genomové – změna v počtu chromozomů: a) euploidní změna = násobek haploidní sady (př.triploidie) b) aneuploidie = chromosom navíc nebo chybí (př. trizomie, monozomie) chromozomové = strukturní chrom.aberace = zlomy a výměny genové = změna sekvence bazí

Důsledky mutací: Somatické: malignizace buňky, stárnutí Gametické: přenos mutace do další generace – nosičství mutace, genetická choroba

GENOVÉ MUTACE Rozdělení podle mechanismu vzniku: SUBSTITUCE → záměna AK - nefunkční enzym - změněná specificita (alkylační látky, analogy bazí ) metabolické vady - A a INZERCE - posunové mutace, posun čtecího rámce DELECE ( akridinová barviva )

Rozdělení podle důsledků: SYNONYMNÍ........ .nevedou k záměně AK MISSENSE .............chybný smysl - záměna AK NONSENSE.............vznik terminačního kodonu ELONGAČNÍ...........mutace terminačního kodonu POSUNOVÉ...............inzerce, delece

Genetický kód

Příklady mutací: A) SUBSTITUCE záměna 1 baze = záměna 1AK MISSESNSE MUTACE - chybný smysl Př.: srpkovitá anemie G A G → G U G v beta globinovém genu glu.acid → val → HbS

http://medgen.genetics.utah.edu/

NONSENSE MUTACE - vznik terminačního kodonu vznik abnormálního produktu Př.: neurofibromatosa NF1 C G A U G A arg stop v nádorovém supresorovém genu

B) DELECE, INZERCE a) malého počtu bazí (ne násobek 3) posun čtecího rámce ( frame shift mutace ) Př.: ABO krevní skupiny delece G T G → posun čtení v genu pro alelu A, O

b) 3 nebo násobek 3 bazí Př.: cystická fibrosa nejčastěji delece 3 bazí , chybí 1 AK ( např. delta F 508 = chybí fenylalanin)

Reparace všechny buňky mají opravné systémy DNA – polymeráza opravuje své chyby – před napojením dalšího nukleotidu kontroluje, zda se poslední napojený nukleotid správne páruje s komplementárním nukleotidem v templátu. Pokud ne, odstraní ho a přidá jiný. reparační enzymy – rozeznají změnu na DNA a opraví ji 1. fotoreaktivační enzym - opravuje poškození UV, vznik pevnejších vazeb než H-můstky mezi bázemi, reparace –přerušení vazeb 2. excizní reparace – exonukleázy + endonukleázy poškozené místo nastřihnou a odstraní, DNA polymeráza využije 2. vlákno jako předlohu k syntéze, ligáza nově vytvořenou část řetězce spojí s konci sousedních úseků

Mutageny Fyzikální: záření UV – dimery T-T, T-C, C-C, poruchy replikace, traskripce ionizační (rtg,gama) – přímý účinek - DNA zlomy, nepřímý účinek – ionizace molekul – DNA zlomy Biologické – viry – začlenění do genomu

Chemické látky – alkylační látky - addukty - analogy bází – chyby v párování - akridinová barviva – inzerce - kys. dusičná – deaminaci bází – chyby v párování látky přímo působící nepřímo působící – po metabolické aktivaci (cytochromy)

Expozice mutagenům/karcinogenům Životní prostředí: zplodiny průmyslových výrob, spalování fosilních paliv, odpadů, emise spalovacích motorů Výživa: mutageny/karcinogeny v potravě: vznik při nevhodné tepelné úpravě, skladování, kontaminanty potravin .. Endogenní vznik: NO, volné radikály, nitrosaminy Životní styl : kouření, alkohol, opalování Léčba: chemoterapie, dg. a terapeut. dávky záření Profesionální expozice Nitrosaminy jsou látky vznikající za určitých podmínek z dusitanů a bílkovin, resp. ze sekundárních aminů (aminokyseliny, biogenní aminy, některá aromata aj  nitrosaminy – aminy substituované skupinou –NO většinou na dusíkovém atomu R–NH–NO, RN2–NO; vznikají někdy přímo reakcí aminu a kyseliny dusité z dusitanů v kyselé žaludeční šťávě; některé jsou mutagenní či kancerogenní

Mutageny/karcinogeny ve výživě látky vznikající při tepelné úpravě, skladování kontaminanty potravin aditiva a ochucovadla přirozené složky potravy

Mutageny/karcinogeny ve výživě Z bílkovin nevhodnou tepelnou úpravou – heterocyklické aminy např.IQ - přepalované maso - nitrosaminy, N-nitrososloučeniny (MNU), - PAU – polycyklické aromatické uhlovodíky Z lipidů – oxidované formy mastných kyselin… Pyrolýzou tuků → polycyklické aromatické uhlovodíky Ze sacharidů karamelizací → heterocyklické sloučeniny Z látek obsahujících škrob pečením, smažením → akrylamid Pyrolýzou je míněn termický rozklad organických materiálů za nepřístupu médií obsahujících kyslík. Podstatou pyrolýzy je ohřev materiálu nad mez termické stability přítomných organických sloučenin, což vede k jejich štěpení až na stálé nízkomolekulární produkty a tuhý zbytek.

Kontaminující látky polycyklické aromatické uhlovodíky (PAU), aromatické aminy………. polychlorované dioxiny (přírozený vznik, nedokonalým spalováním organických látek – hoření lesů - kontaminace půdy, krmiva, živočišných produktů), polychlorované bifenyly (PCB - průmyslově vyráběné), ftaláty (spalování fosilních paliv-ovzduší, z plast.hmot do potravin) nitrosaminy, dusičnany, Hg, Pb, As, Cd, Ni… mykotoxiny (aflatoxin, trichotecenové mykotox….)

Kontaminující látky: PAU - 65% v potravě jako kontaminanty obilovin, rostlinných olejů, listové zeleniny,ovoce - z ovzduší (spalovací motory, neúplné spalování organických látek) - 35% vznik při technologické úpravě – uzení, grilování masa nejzávažnější B(a)P – benzo(a)pyren – aterogenní změny cév, mutagen, karcinogen Nitrosaminy aj. N-nitrososloučeniny Vznik redukcí dusičnanů na dusitany a jejich nitrosací Endogenní nitrozace za účasti střevní mikroflory Exogenní vznik při výrobě piva, uzení masa, ryb tabákový kouř, výfukové plyny nitrosace inhibována např. kys.askorbovou

Mykotoxiny = sekundární metabolity plísní účinky hepatotoxické, neurotoxické, kardiotoxické, cytotoxické, imunotoxické, hemorrhagické, alergenní, imunosupresivní, mutagenní, karcinogenní Aflatoxin B1 – Aspergillus flavus, A.parasiticus cereálie, podzemnice olejná, ořechy, koření… Ochratoxin - Aspergillus, Penicillium cereálie, luštěniny, mléko a vnitřnosti zvířat Patulin – Aspergillus, Penicillium jablka a další ovoce s hnědou hnilobou…

Nutriční ochranné faktory prevence nádorových onemocnění Vitaminy – C, E, A, kys.listová ….. Minerální látky - Se, Ca, Mg, Zn Vláknina Přírodní antikarcinogeny karoteny, karotenoidy (ß-karoten, lykopen) flavonoidy – hrozny, červené víno, zelenina, ovoce polyfenoly, polyfenolové kyseliny - kys.elagová, resveratrol, genistein, epigallokatechin gallát , kurkumin thioly: allyl sulfidy - česnek, cibule Rostlinné fenoly – flavonoidy, třísloviny, antrachinony větš. příznivý účinek v nižších dávkách (antioxidanty, antikarcinogeny), některé ve vysokých dávkách karcinogenní

CHROMOZOMOVÉ ABERACE Typ aberace závisí na: typu agens, fázi buněčného cyklu, ve které působí př. ionizující záření: ozáření lidských lymfocytů in vitro G0 fáze - dicentry a ringy, zlomy obou chromatid - aberace chromozomového typu po ozáření v G2 fázi – chromatidové aberace chemické látky – aberace chromatidové, vznik při replikaci

event.chybná reparace, nezreparované poškození chromozomální aberace Vznik chromozomální aberace: Primární léze DNA ► zlomy vláken, alkylace aj. alterace bazí ▼ Reparace event.chybná reparace, nezreparované poškození chromozomální aberace

Děkuji za pozornost

Nitrososloučeniny Polycyklické aromatické uhlovodíky (PAU) Polychlorované dibenzo-p-dioxiny a dibenzofurany Nitrososloučeniny Polychlorované bifenyly

možnosti kontaminace poživatin PAU

Perzistentní chlorované uhlovodíky ftaláty Aflatoxiny