Alküülimine iseloomustab alküülrühma ülekandumist ühest molekulist teise. Alküülimisel on mutageenne ja kantserogeenne toime, kuna alküülivad ained mõjutavad ja muudavad sageli DNA-d ja RNA-d. Niinimetatud alküülivaid aineid kasutatakse meditsiinis ühelt poolt rakkude kasvu pärssimiseks tsütostaatikumid ja teiselt poolt on vähk või põhjustada järglastele pärilikke kahjustusi.
Mis on alküülimine?
Alküülimine iseloomustab alküülrühma ülekandumist ühest molekulist teise. Sageli ründavad ja muudavad alküülivad ained DNA-d ja RNA-d. Teatavatel keemilistel ainetel on alküleerimise indutseerimise võime kaudu mutageenne ja kantserogeenne toime. Alküülimine hõlmab alküülrühmade ülekandmist. Alküülimiste erijuhtum on metüülimine. Metüülrühm kuulub ka alküülrühmadesse. Kuid metüülimised toimuvad kehas alati füsioloogilistes tingimustes, samas kui alküülrühmi on rohkem kui üks süsinik aatomit põhjustavad tavaliselt kehale võõrad ained. DNA metüülimised vastutavad epigeneetiliste muutuste eest. Lisaks toimuvad organismis ka paljud muud metüülimisreaktsioonid. Nendes reaktsioonides viiakse metüülrühmad spetsiifilistesse funktsionaalsetesse rühmadesse nagu hüdroksü-, amino- või sulfhüdrüülrühmad. Etüül-, propüül- või isegi kõrgema ahelaga alküülrühmade ülekandmisel mõjutab see eelkõige geneetilist materjali. Mida rohkem alküülrühmi DNA-ga seondub, seda sagedamini DNA-ahelad purunevad. Lisaks võivad erinevad ahelad ka üksteisega seonduda. Lõpuks alati kõrgema ahelaga alküülimised viima nukleiinhappe muutumisele molekulid. Nukleiinhappe muutuste tagajärjel on muu hulgas rakkude kasv pärsitud.
Funktsioon ja ülesanne
Alküülimiste kasvu pidurdava toime tõttu on võimalikud rakendused vähk ravi soovitatakse. Kuigi alküülivatel ühenditel on kantserogeenne toime, võivad need samaaegselt peatada olemasolevate takistamatu kasvu vähk rakke. DNA hävitamisega katkestatakse vohavate rakkude (jagunevate rakkude) kasv rakutsükli nn kontrollpunktides. Rakk sureb aeglaselt. See kehtib nii vähirakkude kui ka rakkude kohta, mis füsioloogilistes tingimustes tugevalt kasvavad, näiteks immuunrakud, limaskesta rakud, juuksed juurrakud ja sugurakud. Kui muutused DNA-s toimuvad igas rakus, siis mõju ja intensiivsus on suurim proliferatsiooniga rakkudes. Rakud, mis jagunevad eriti kiiresti, on seega kõige enam mõjutatud. See on tsütostaatilise toime selektiivse toime alus ravimid vähirakkude kohta. Sel põhjusel kasutatakse vähi korral paljusid alküülivaid tsütostaatilisi aineid ravi osana keemiaravi. Nende ainete pikaajalisel kasutamisel suureneb nende kahjulikkus, kuna aeglasemalt kasvavaid rakke muundatakse vähemal määral ka geneetiliselt. Metüülimise erijuhul metüülitakse ka DNA suures osas. Geneetilisi muutusi siiski ei toimu. Baasjärjestus jääb muutumatuks. Metüülrühmad on seotud ainult tsütidiiniga. DNA metüleeritud piirkonnad on passiivsed, nii et geneetilist koodi ei saa siit enam lugeda. See viib DNA-s epigeneetiliste muutusteni. DNA on seega modifitseeritud, kuid geneetiline kood jääb puutumatuks. Epigeneetiliste muutuste tõttu muutub keha ka fenotüübi modifikatsioonide kujul. Just need protsessid vastutavad keskkonna mõju eest iseloomulike tunnuste kujunemisele ja avaldumisele, mida genotüüp ei määra täielikult. Üksikute rakkude diferentseerumine erinevateks elunditeks ja kudedeks on seotud ka epigeneetiliste muutustega. Diferentseerumist põhjustab erinevate rakutüüpide geenide erinev aktiivsus.
Haigused ja häired
Alus keemiaravi põhineb alküülivate ainete tsütostaatilisel toimel. Samal ajal on kemoterapeutiliste ainete rasked kõrvaltoimed aga tingitud ka nende alküülivatest mõjudest. Need ained avaldavad oma vähi vastast terapeutilist toimet rakkudele kasvu pidurdava toime tõttu. Vähirakud kasvama kõige kiiremini. Seetõttu mõjutab neid kõige rohkem. Siiski on häiritud ka immuunrakkude, limaskestarakkude või sugurakkude kasv. Selle tulemusena tekivad keemiaravi mis ilmnevad vastuvõtlikkuses infektsioonidele, iiveldus, oksendamine, aneemia, juuste väljalangemine, limaskestade kuivus ja muud ebameeldivad sümptomid. Keemiaravi jaoks on olulised tsütostaatilised ained lämmastik- kaotatud ühendid, alküülsulfonaadid, nitrosouuread ja mitmesugused muud ainerühmad. Neil kõigil on ühine DNA-le alküüliv toime, mis selle käigus hävib. Kõiki toimeaineid saab kasutada vähi korral ravi, kuid neil on vastavad ebameeldivad kõrvaltoimed. Kui terve inimene puutub nende ainetega kokku, suureneb tema vähktõve tekkimise oht. Nende ainete lühiajaline toime seisneb rakkude jagunemise peatamises ja rakkude suremas. Samuti võivad DNA järkjärgulised muutused aeglaselt kasvavates rakkudes viima nende muutumine vähirakkudeks pikemas perspektiivis. Tööstuses ja toiduainetööstuses alküülivad keemilised ühendid avaldavad mõnel juhul ka kantserogeenset ja mutageenset toimet. Nende hulka kuuluvad dimetüülsulfaat keemiatööstuses ja külm steriliseerijad dimetüüldikarbonaat ja dietüüldikarbonaat toiduainetööstuses. Keha enda metüülimised võivad ka viima haigustele, kui need ilmnevad valesti. Seega suurenenud või vähenenud geen aktiivsus põhineb DNA metüülimisel. Kui metüülimine on vigane, tekivad haigused. Näiteks võivad valed kasvajad areneda geen aktiveerimine. See on tõsi, kui regulatiivne geen rakkude jagunemine on passiivne. Kuid geenide aktiveerimine, mis peaksid tavaliselt passiivsed olema, võib viia ka rakkude degeneratsioonini. Erinevate kasvajate korral on leitud vastavate tervete kudede metüleerimismustrid. Pole tähtis, kas metüülimisaste on liiga tugev või liiga nõrk.
