التداخل (الكيمياء الحيوية)

📅 آخر تحديث: ٥ أغسطس ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٥ أغسطس ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 2 صور
الموسوعة الحرة
يُحدث التداخل تشوهات هيكلية. اليسار: شريط الحمض النووي غير المتغير. اليمين: شريط الحمض النووي متداخل في ثلاثة مواقع (المناطق السوداء).

في الكيمياء الحيوية ، يُعرف التداخل بأنه إدخال جزيئات بين القواعد المستوية للحمض النووي الريبوزي منقوص الأكسجين (DNA). تُستخدم هذه العملية كطريقة لتحليل الحمض النووي، وهي أيضًا أساس أنواع معينة من التسمم.

الإيثيديوم متداخل بين زوجين من قواعد الأدينين والثايمين.

توجد عدة طرق لتفاعل الجزيئات (المعروفة في هذه الحالة باسم الروابط ) مع الحمض النووي. قد تتفاعل الروابط مع الحمض النووي عن طريق الارتباط التساهمي ، أو الارتباط الكهروستاتيكي، أو التداخل. [ 1 ] يحدث التداخل عندما تتلاءم الروابط ذات الحجم والطبيعة الكيميائية المناسبين مع الفراغات بين أزواج قواعد الحمض النووي. غالبًا ما تكون هذه الروابط متعددة الحلقات، وعطرية ، ومستوية، ولذلك فهي تُستخدم عادةً كصبغات جيدة للأحماض النووية . تشمل المواد المتداخلة مع الحمض النووي التي خضعت لدراسات مكثفة: البربرين ، وبروميد الإيثيديوم ، والبروفلافين ، والداونوميسين ، والدوكسوروبيسين ، والثاليدوميد . تُستخدم هذه المواد في العلاج الكيميائي لتثبيط تضاعف الحمض النووي في الخلايا السرطانية سريعة النمو. وتشمل الأمثلة دوكسوروبيسين (أدرياميسين) وداونوروبيسين (وكلاهما يستخدم في علاج سرطان الغدد الليمفاوية هودجكين )، وداكتينوميسين (يستخدم في ورم ويلمز ، وساركوما إيوينغ ، وساركوما العضلات المخططة ).

المركبات المعدنية المتداخلة هي معقدات تتكون من كاتيون معدني مع روابط عطرية متعددة الحلقات. يُعد الروثينيوم (II) أكثر الأيونات المعدنية استخدامًا ، نظرًا لبطء تحلل معقداته في البيئة البيولوجية. ومن الكاتيونات المعدنية الأخرى المستخدمة الروديوم (III) والإيريديوم (III). أما الروابط النموذجية المرتبطة بالأيون المعدني فهي ثنائي البيريدين وتيربيريدين ، اللذان يتميزان ببنية مستوية مثالية للتداخل. [ 2 ]

يجب أن تنفصل أزواج القواعد في الحمض النووي للسماح بدخول المادة المتداخلة. ويتحقق هذا الانفصال عن طريق فك الالتفاف. فعلى سبيل المثال، يفك الإيثيديوم التفاف الحمض النووي بمقدار 26 درجة تقريبًا، بينما يفك البروفلافين التفافه بمقدار 17 درجة تقريبًا. ويؤدي هذا الفك إلى انفصال أزواج القواعد، أو "ارتفاعها"، مما يُحدث فتحةً يبلغ قطرها حوالي 0.34  نانومتر (3.4 أنغستروم). وبالمثل، في حالة تداخل مشتقات ثيازول البرتقالية، زادت المسافة بين أزواج القواعد بشكل ملحوظ، من حوالي 4.7 أنغستروم إلى حوالي 6.9 أنغستروم. [ 3 ] ويُحدث هذا الفك تغييرات هيكلية موضعية في سلسلة الحمض النووي، مثل استطالة السلسلة أو التواء أزواج القواعد. ويمكن أن تؤدي هذه التعديلات الهيكلية إلى تغييرات وظيفية، غالبًا إلى تثبيط عمليات النسخ والتضاعف وإصلاح الحمض النووي، مما يجعل المواد المتداخلة عوامل طفرية قوية . لهذا السبب، فإن المواد المتداخلة مع الحمض النووي غالباً ما تكون مسرطنة ، مثل الإيبوكسيد الخارجي (وليس الداخلي) 8،9 من الأفلاتوكسين B1 والأكريدينات مثل البروفلافين أو الكويناكراين .

اقترح ليونارد ليرمان لأول مرة في عام 1961 آلية التداخل كآلية للتفاعل بين الأنظمة العطرية متعددة الحلقات المستوية ذات الشحنة الموجبة والحجم المناسب (في حدود زوج قاعدي). [ 4 ] [ 5 ] [ 6 ] وتتلخص إحدى آليات التداخل المقترحة فيما يلي: في محلول مائي متساوي التوتر، ينجذب المُتداخل الكاتيوني كهروستاتيكيًا إلى سطح الحمض النووي متعدد الأنيونات. ويحل الليجاند محل كاتيون الصوديوم و/أو المغنيسيوم الموجود في "سحابة التكثيف" لهذه الكاتيونات التي تحيط بالحمض النووي (لتحقيق توازن جزئي في مجموع الشحنات السالبة التي تحملها كل ذرة أكسجين في الفوسفات)، مما يُشكل ارتباطًا كهروستاتيكيًا ضعيفًا مع السطح الخارجي للحمض النووي. من هذا الموضع، ينتشر الليجاند على طول سطح الحمض النووي، وقد ينزلق إلى البيئة الكارهة للماء الموجودة بين زوجين من القواعد النيتروجينية، والتي قد "تنفتح" مؤقتًا لتشكيل موقع تداخل، مما يسمح للإيثيديوم بالابتعاد عن البيئة المحبة للماء (المائية) المحيطة بالحمض النووي والدخول إلى موقع التداخل. تتشكل هذه الفتحات مؤقتًا بين أزواج القواعد النيتروجينية نتيجة للطاقة الممتصة أثناء التصادمات مع جزيئات المذيب.

انظر أيضاً

مراجع

  1. ↑ ريتشاردز، أ.د.؛ رودجرز، أ. (2007). "الجزيئات المعدنية الاصطناعية كعوامل للتحكم في بنية الحمض النووي" (ملف PDF) . مجلة الجمعية الكيميائية . 36 (3): 471-483 . doi : 10.1039/b609495c . PMID 17325786 . 
  2. ↑ شاتزشنايدر، أولريش (2018). "الفصل 14. المركبات المعدنية المتداخلة والمركبات المعدنية المُدخلة: المتطلبات البنيوية للتعرف على الحمض النووي والنشاط المضاد للسرطان". في: سيجل، أستريد؛ سيجل، هيلموت؛ فرايزينجر، إيفا؛ سيجل، رولاند ك. أو. (محررون). الأدوية المعدنية: تطوير وتأثير العوامل المضادة للسرطان . المجلد 18. برلين: دي جرويتر جي إم بي إتش. الصفحات 387-435 . doi : 10.1515/9783110470734-020 . PMID 29394033 .   {{cite book}}تم |journal=تجاهله ( مساعدة )
  3. ^ دوماهيدي، فركاس. كوفاكس، بياتريكس؛ تشيري، ليفينتي؛ كاتونا، جيرجيلي؛ روزا، بالاز؛ موسي، زولتان؛ كوفاكس ، إرفين (مايو 2024). "دراسة شاملة لأصباغ الحمض النووي المستندة إلى الثيازول والبرتقال" . كيم فوتو كيم . 8 (10). دوى : 10.1002/cptc.202400080 .
  4. ↑ ليرمان، إل إس (1961). "اعتبارات بنيوية في تفاعل الحمض النووي والأكريدينات" (ملف PDF) . مجلة البيولوجيا الجزيئية . 3 (1): 18-30 . doi : 10.1016/S0022-2836(61)80004-1 . PMID 13761054 . 
  5. ↑ لوزاتي، ف.؛ ماسون، ف.؛ ليرمان، ل. س. (1961). "تفاعل الحمض النووي والبروفلافين: دراسة تشتت الأشعة السينية بزاوية صغيرة". مجلة البيولوجيا الجزيئية . 3 (5): 634-639 . doi : 10.1016/S0022-2836(61)80026-0 . PMID 14467543 . 
  6. ↑ ليرمان، إل إس (1963). "بنية معقد الحمض النووي-أكريدين" . وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم في الولايات المتحدة الأمريكية . 49 (1): 94-102 . Bibcode : 1963PNAS...49...94L . doi : 10.1073 / pnas.49.1.94 . PMC 300634. PMID 13929834 .