化學因素引起的DNA損傷類型介紹
化學因素對DNA損傷的認識最早來自對化學武器殺傷力的研究,以后對癌癥化療、化學致癌作用的研究使人們更重視突變劑或致癌劑對DNA的作用。
1、烷化劑對DNA的損傷 烷化劑是一類親電子的化合物,很容易與生物體中大分子的親核位點起反應。烷化劑的作用可使DNA發生各種類型的損傷:
①堿基烷基化。烷化劑很容易將烷基加到DNA鏈中嘌呤或嘧啶的N或O上,其中鳥嘌呤的N7和腺嘌呤的N3最容易受攻擊,烷基化的嘌呤堿基配對會發生變化,例如鳥嘌呤N7被烷化后就不再與胞嘧啶配對、而改與胸腺嘧啶配對,結果會使G-C轉變成A-T。
②堿基脫落。 烷化鳥嘌呤的糖苷鍵不穩定,容易脫落形成DNA上無堿基的位點,復制時可以插入任何核苷酸,造成序列的改變。
③斷鏈。DNA鏈的磷酸二酯鍵上的氧也容易被烷化,結果形成不穩定的磷酸三酯鍵,易在糖與磷酸間發生水解,使DNA鏈斷裂。
④交聯。烷化劑有兩類,一類是單功能基烷化劑,如甲基甲烷碘酸,只能使一個位點烷基化;另一類是雙功能基烷化劑,化學武器如氮芥、硫芥等、一些抗癌藥物如環磷酰胺、苯丁酸氮芥、絲裂霉素等、某些致癌物如二乙基亞硝胺等均屬此類,其兩個功能基可同時使兩處烷基化,結果就能造成DNA鏈內、DNA鏈間、以及DNA與蛋白質間的交聯。
2、堿基類似物、修飾劑對DNA的損傷 人工可以合成一些堿基類似物用作促突變劑或抗癌藥物,如5-溴尿嘧啶(5-BU)、5-氟尿嘧啶(5-FU)、2-氨基腺嘌呤(2-AP)等。由于其結構與正常的堿基相似,進入細胞能替代正常的堿基參入到DNA鏈中而干擾DNA復制合成,例如5-BU結構與胸腺嘧啶十分相近,在酮式結構時與A配對,卻又更容易成為烯醇式結構與G配對,在DNA復制時導致A-T轉換為G-C。
還有一些人工合成或環境中存在的化學物質能專一修飾DNA鏈上的堿基或通過影響DNA復制而改變堿基序列,例如亞硝酸鹽能使C脫氨變成U,經過復制就可使DNA上的G-C變成A-T對;羥胺能使T變成C,結果是A-T改成C-G對;黃曲霉素B也能專一攻擊DNA上的堿基導致序列的變化,這些都是誘發突變的化學物質或致癌劑。