Nucleul atomului este înconjurat de orbitale de electroni, fiecare dintre ele conținând maximum 2 electroni cu numere diferite de quantum spin. Atomul de hidrogen are un orbital exterior, atomii de azot, carbon și oxigen au 4 orbite externe care capturează 8 electroni. Atomii sunt mai stabili atunci când orbitele sunt umplute cu electroni. Radicalii liberi sunt molecule sau atomi foarte activi care au electroni neparticipati in orbitele exterioare, care nu sunt implicate in formarea unei legaturi chimice. Atomii sau moleculele mici care sunt radicali liberi sunt mai instabili decât cei mari, deoarece acesta din urmă poate capta un electron pentru a forma o structură rezonantă (adică o structură stabilă).
Radicalii liberi pot deteriora acizii nucleici, proteinele și lipidele. Cele mai importante sunt radicalii liberi de oxigen în sistemele biologice, în special, anionul superoxid (superoxid (.O2-)), oxid de azot (oxid nitric (.no)) și radicalul hidroxil (radicalul hidroxil (.OH)). Oxidul de azot este un radical relativ inactiv care trăiește doar câteva secunde, reacționând rapid cu oxigenul. Dar dacă interacționează cu anionul superoxid, peroxynitrite este obrazuestya (peroxynitrite (ONOO-)), care se descompune pentru a forma un radical hidroxil. Peroxinitritul ca radicali hidroxil reacționează direct cu proteine și alte macromolecule pentru a forma aldehide și cetone și produse de reticulare peroxidării lipidelor. Doar 1-4% din pauzele de un singur fir de ADN sunt provocate de peroxiditrit și radicali hidroxil. Mai mult, peroxid de hidrogen (peroxid de hidrogen (H2O2)) și hipoclorit (hipoclorit de (OCl-)) prin ele însele nu sunt radicali liberi, dar aceste molecule conținând oxigen poate facilita formarea de radicali liberi. Toate aceste molecule conținând oxigen sunt unite prin termenul de forme active de oxigen (ROS, ROS). AFC acționează pe substraturi compuse din acizi nucleici, proteine, acizi catene laterale amino și legături duble în acizi grași nesaturați.
Deteriorarea macromoleculelor (și a celulelor ca întreg) ca urmare a acțiunii ROS se numește stres oxidativ.
Dezvoltarea ROS în mitocondrii
Deteriorarea oxidantă a ADN
În pauzele cu o singură și dublă fâșie,
formarea situsurilor AP (adică, pierderea bazei pirimidinei sau purinei),
afectarea bazelor și zaharurilor care alcătuiesc ADN-ul.
Radicalul hidroxilic provoacă ionizarea bazelor ADN. În plus, acizii grași nesaturați joacă un rol important. După peroxidare, ele formează derivați stabili, care sunt atașați la acidul nucleic, formând aducte de ADN (compuși), a căror citire este dificilă. De asemenea, se formează legături încrucișate ADN-ADN și ADN-proteine. Așa cum am menționat deja, în procesul de deteriorare a ADN-ului se formează baze modificate:
Agenții dăunători ADN deteriorează, de asemenea, atât ARN cât și nucleotidele libere. Purinele și pirimidinele sunt 100-1000 de ori mai sensibile la modificări sub formă de mononucleozide și nucleotide decât în ADN și ARN, unde sunt protejate de o structură spirală. Modificarea bazinului de nucleotide este unul dintre factorii importanți în deteriorarea acizilor nucleici. Deși ADN și ARN polimerazele recunosc baze deteriorate și modificate, această recunoaștere nu este suficientă și ele pot încorpora nucleotidele deteriorate în acidul nucleic care este în curs de construire.
Deteriorarea regiunilor promotor de gene
Un promotor este o secvență de nucleotide ADN recunoscute de către ARN polimeraza ca un tampon de lansare pentru inițierea transcripției specifice sau semnificative. În procariote, promotorul include un număr de motive importante pentru recunoașterea prin ARN polimeraza, în special așa-numitele secvențe -10 și -35. Promotorul este asimetric, ceea ce permite polimerazei ARN să înceapă transcrierea în direcția corectă și indică care din cele două catene ADN va servi ca șablon pentru sinteza ARN-ului. Locul promotorului din cadrul operonului se poate suprapune parțial sau nu se suprapune deloc cu regiunea operativă a genei cistron (gena). În eucariote, la care aparține o persoană, nu există operoni, dar transcrierea începe de asemenea cu un promotor. În plus, promotorii genelor active transcripțional nu sunt protejați de nucleozomi, astfel că sunt mai predispuși la oxidarea bazelor. De asemenea, promotorii sunt bogați în secvențe GC ușor oxidabile și reparații dificile (8 oxo-guanina este ușor formată când reacționează cu radicalii).
Datorită importanței site-ului promotor, orice mutație în acesta poate duce la citirea incorectă sau la imposibilitatea transcrierii acestei gene, ceea ce duce, la rândul său, la sinteza incorectă a proteinei funcționale. un astfel de proces poate sta la baza apariției diferitelor boli.
Rolul daunelor oxidative la ADN în procesul de îmbătrânire și apariția bolilor
Bolile oncologice
Racul este o boală genetică. Din acest punct de vedere, fiecare factor care interacționează și modifică ADN-ul este un agent cancerigen. Prin urmare, ROS are un efect mutagenic, carcinogen. Unul dintre markerii cele mai studiate de daune este 8-oxoguanina (8-oxoGua). Prezenta sa in ADN conduce la o substitutie GC-TA, daca nu este reambalata inainte de replicare. De exemplu, la examinarea nivelului de 8-oxoguanină în fibroame uterine, sa constatat că acest nivel se corelează cu dimensiunea tumorii. Nivelul crescând al bazelor modificate determină instabilitatea genomului și crește potențialul de metastază în tumorile formate. Acest lucru a fost demonstrat în studiile privind unele tipuri de adenocarcinom.
Distrugerile oxidative explicat prin existența multor mutații diferite în același carcinomul cu celule cu dezvoltarea tumorii crește numărul acestor mutații. Este rezonabil să presupunem că acestea apar în timpul dezvoltării tumorii. Juca un rol procese intracelulare (fosforilare oxidativă, metabolismul acizilor grași în peroxizomi, reacțiile care implică citocromul P450, „burst respiratorie“ în fagocite) care sunt principala sursă de radicali liberi responsabili pentru schimbarea bazelor și astfel mutații care duc la cancer.
ateroscleroza
Deteriorarea ADN-ului este importantă în patogeneza aterosclerozei. Într-o anumită măsură, deteriorarea țesutului aterosclerotic este inițiată de mutații, precum și de cancer. Există dovezi că un nivel ridicat de 8-oxoguanină se găsește în țesuturile aortei afectate de procesul aterosclerotic, care poate fi una din cauzele bolii.
Lipoproteinele cu densitate joasă oxidate (LDL) sunt, de asemenea, implicate în dezvoltarea leziunilor tisulare aterosclerotice. Sa constatat că, în plus față de principal transferului său functions- colesterol ea (dar nu sub forma de bază a LDL) reduce activitatea enzimelor implicate în repararea excizia 8-oxoguanine. Același studiu a arătat că vitamina C împreună cu α-tocoferolul interferează cu acest proces.
Boli neurodegenerative
Poate că stresul oxidativ este implicat în patogeneza bolii Alzheimer. Această teorie se bazează pe faptul că ROS sunt implicați în neurotoxicitatea beta-proteinei amiloid. Sa demonstrat că peptidele generează în mod spontan radicali liberi. Un nivel ridicat de 8-oxoguanină a fost detectat nu numai în leucocitele pacienților, ci și în țesutul cerebral. Acest lucru înseamnă că declinul în repararea ADN-ului joaca un rol in debutul bolii Alzheimer (pacienți niveluri OGG1 (8 oksoguanin glycosylase ADN) este semnificativ mai mică decât în sănătoși). Acest lucru este într-o anumită măsură, explică pierderi masive de neuroni in aceasta boala severa: acumularea de daune ADN-ului în neuronii răniți ca un semnal pentru a declanșa apoptoza.
Rolul stresului oxidativ în apariția bolilor dependente de vârstă este încă în discuție. Suporterii "Teoriei radicale libere" a lui Harman cred că acumularea daunelor ca urmare a stresului oxidativ duce la afectarea țesutului dependent de vârstă, carcinogeneza și, în final, îmbătrânirea. Dar există oponenți ai acestei teorii. Fie că, din multe puncte de vedere, această teorie este corectă, dar este nevoie de cercetare:
1) cum apare daunele,
2) cum de la ea se poate proteja celula și corpul ca un întreg,
3) modul de activare a rezervelor interne,
4) cum să determinați limita, după care există cancer, diabet, ateroscleroză și alți sateliți care îmbătrânesc?
Aceste și multe alte întrebări trebuie să fie dezvăluite oamenilor de știință și, poate, atunci vom găsi elixirul tinerilor.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: