Химические мутагены

Действие химических мутагенов зависит от дозы мутагена. По результатам многочисленных опытов было установлено, что частота возникновения мутаций и их характер зависят от концентрации действующего вещества. При низких концентрациях возникают, как правило, малые мутации, касающиеся преимущественно количественных признаков. Увеличение концентрации приводит к возрастанию числа резких мутационных изменений, связанных с перестройкой хромосом. Считается (Гуляев, 1971, стр. 196), что химические мутагены вызывают преимущественно точковые мутации, относимые к генным мутациям. Они, как правило, затрагивают физиологические и количественные признаки. Использование химических мутагенов в высоких концентрациях приводит к возникновению перестроек в хромосомах, аналогичных тем, которые возникают при воздействии ионизирующих облучений.

Количественный перечень химических мутагенов достаточно развернут, поэтому его принято подразделять на определенные группы (Гуляев, 1971, Уильямс, 1968, стр. 166).

1. Ингибиторы азотистых оснований, входящих с состав нуклеиновых кислот. К этой категории веществ относятся: кофеин, этилуретан, теобромин, 5-аминоурацил и др. Эти мутагены подавляют синтез гуанина и тимина, вследствие чего образуются нетипичные основания, которые способны включаться в ДНК, вызывая при этом мутации.

2. Аналоги азотистых оснований, включающиеся в нуклеиновые кислоты. В эту группу веществ входят кофеин, 5-бромурацил и другие галогеносодержащие аналоги тимина. Перечисленные соединения включаются в состав ДНК на место тимина, чем меняют химический состав нуклеиновых кислот, вызывая мутации.

3. Алкирующие соединения. В эту категорию веществ входит большинство всех известных химических мутагенов. Наиболее активны и широко применяются: диметилсульфат (ДМС), диэтилсульфат (ДЭС), этиленимин (ЭИ), нитрозоэтилмочевина (НЭМ), этилметансульфонат, иприт (горчичный газ) и его аналоги. Некоторые исследователи (У. Уильямс, 1968, стр. 166) выделяют иприт и его аналоги в отдельную группу химических мутагенов. Алкирующие соединения отличаются тем, что имеют в своем составе различные радикалы, в которых водород может заменяться через азот, кислород или серу отрицательно заряженными частями ДНК, РНК, белков и некоторых других компонентов клетки. В ДНК наиболее активно алкируются фосфатные группы и азотистые основания, особенно гуанин. В результате реакции алкирования происходит разрушение сахарно-фосфатной связи и нить ДНК разрывается. При алкировании азотистых оснований в ДНКнарушается точность авторепродукции и вместо пары Г – Ц может образоваться аномальная пара Г – Т.

4. Окислители, восстановители и свободные радикалы. К данной группе веществ относятся: азотистая кислота, перекиси, альдегиды, соли тяжелых металлов, кислород и др. Чаще всего их действие проявляется в дезаминировании компонентов ДНК, что в конечном итоге приводит к образованию аномальных пар: под действием азотистой кислоты аденин соединяется не с тимином, а с цитозином; дезаминированный цитозин превращается в урацил, который затем соединяется с аденином, и пара Ц – Г заменяется на У – А.

5. Акридиновые красители. Мутагенный эффект акридиновых красителей (или акридинов), основан на их способности, реагируя с ДНК, образовывать комплекс, препятствующий нормальной репликации её молекулы. В результате такого воздействия во вновь синтезированной молекуле ДНК выпадает или оказывается лишней одна или несколько пар азотистых оснований, следствием чего являются различные мутации.