Intercalation

le Intercalation est l'incorporation de particules telles que des molécules ou des ions dans certains composés chimiques tels que les réseaux cristallins. En biochimie, le terme est associé à l'intercalation de particules entre des paires de bases voisines de l'ADN, ce qui peut entraîner des mutations de grille. La thalidomide, par exemple, a des propriétés intercalaires, ce qui a provoqué un scandale de malformation.

Quelle est l'intercalation?

En chimie, l'intercalation est comprise comme l'intercalation de molécules, d'ions ou d'atomes dans des composés chimiques. La structure des particules reste essentiellement constante pendant le processus de stockage. En chimie inorganique, l'intercalation se réfère principalement à l'intercalation de particules entre les plans de réseau cristallin des cristaux de la couche. Dans ce contexte, il faut citer par exemple l'intercalation d'un métal alcalin dans le graphite qui crée de nouveaux composés sous forme de complexes d'intercalation. Les composés d'intercalation des cristaux nécessitent de grandes forces d'interaction dans les couches impliquées et des forces minimales entre les couches adjacentes.

En biochimie, le terme fait à nouveau référence à l'ADN. Au cours du processus, certaines molécules s'insèrent dans la double hélice d'ADN en se serrant entre les paires de bases voisines.

Le processus d'intercalation biochimique n'est pas un processus physiologique. C'est un processus physiopathologique qui perturbe la réplication et la transcription de l'ADN.

L'intercalation est causalement associée à des mutations génétiques qui sont principalement pertinentes dans le processus de réplication. Le résultat est des malformations des tissus individuels. En plus des propriétés mutagènes, l'intercalation au sens biochimique est également dite cancérigène, c'est-à-dire cancérigène.

Les composés à potentiel intercalaire comprennent, par exemple, les cytostatiques qui sont utilisés dans le traitement du cancer. En utilisant des substances intercalaires, des dommages à l'ADN sont causés pendant le traitement, ce qui entraîne la mort de la tumeur.

Fonction et tâche

Lors de l'intercalation biochimique, les molécules au sein de l'ADN s'insèrent dans la double hélice des paires de bases voisines et perturbent la réplication et la transcription du matériel génétique. Dans le processus de réplication, l'intercalation provoque principalement des mutations de trame, également appelées mutations de cadre de lecture, décalages de cadre de lecture ou mutations de décalage de cadre.

Pendant l'intercalation, (3n + 1) paires de bases sont insérées, ce qui falsifie la grille d'ARNm dans l'ADN. En conséquence, des protéines mutées se forment dont la séquence d'acides aminés est modifiée dans toutes les positions à partir de la position de la mutation. Un codon stop est introduit à un stade précoce, ce qui met fin à la synthèse protéique en termes de traduction. Les mutations d'écran vers la fin du cadre de lecture allongent parfois le polypeptide car elles rendent difficile la reconnaissance du codon d'arrêt physiologique.

Les humains bénéficient des processus d'intercalation principalement par le biais de cytostatiques qui sont utilisés pour le traitement du cancer. Malgré les progrès médicaux des dernières décennies, les cytostatiques sont toujours considérés comme la méthode de traitement la plus efficace du cancer malin en raison de leurs propriétés intercalatives. Les substances chimiques toxiques sont utilisées en chimiothérapie et perturbent, retardent ou empêchent le cycle cellulaire des cellules tumorales afin que les cellules malignes ne se propagent plus ou ne se propagent plus.

Les dommages à l'ADN causés par l'intercalation provoquent des aberrations chromosomiques ou perturbent le développement de l'appareil à broche. De cette manière, la division des cellules cibles est ralentie ou désactivée.

Le groupe des cytostatiques comprend diverses substances avec des structures chimiquement très différentes. Les substances intercalaires connues de ce type sont l'actinomycine, les anthracyclines ou la daunorubicine. Les humains bénéficient également du principe de l'intercalation en relation avec d'autres médicaments. Par exemple, l'effet chimiothérapeutique des antibiotiques est attribué à la connexion d'intercalation.

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Maladies et affections

La thalidomide correspond à un dérivé d'acide glutamique qui a un effet amortisseur sur le système nerveux central et, en plus de l'immunosuppresseur, a également des effets anti-inflammatoires. La substance est considérée comme intercalaire.

La thalidomide ayant un effet calmant, favorisant le sommeil, inflammatoire, inhibant la croissance tumorale et la formation de vaisseaux sanguins, elle a été mise à la disposition de presque tous les foyers sous le nom de Contergan® à la fin des années 1950. En raison de ses propriétés intercalatives, la prise de la substance au cours des trois premiers mois de la grossesse entraîne les processus d'intercalation décrits ci-dessus, qui ont des effets dramatiques sur le développement embryonnaire. Les nouveau-nés sont nés avec de graves malformations des membres ou des organes internes.

En raison de ses propriétés intercalaires, la substance bloque le facteur de croissance VEGF, de sorte que la formation de vaisseaux sanguins lors du développement embryonnaire est inhibée. Étant donné que l'embryon réagit de manière particulièrement sensible aux influences néfastes au cours des trois premiers mois de développement, en plus des malformations, il peut même entraîner une perte pendant cette période.

Outre ces conséquences dévastatrices, les substances intercalaires sont associées à un effet cancérigène, c'est-à-dire cancérigène. Cela s'applique, par exemple, à certains colorants. Ceux-ci incluent le bromure d'éthidium ou EtBr, qui, en génétique moléculaire, colore les acides nucléiques. Le bromure d'éthidium a la formule empirique C21H20BrN3 et s'intercale entre les deux brins d'ADN, de sorte que la coloration se produit.

Étant donné que le colorant absorbe la lumière UV dans des longueurs d'onde de 254 à 366 nm et émet une lumière orange-rouge avec des longueurs d'onde de 590 nm, il est irremplaçable en tant que colorant en génétique moléculaire. Le bromure d'éthidium colore les échantillons d'ADN qui ont été préalablement séparés à l'aide d'un gel d'agarose. Le colorant est ajouté immédiatement au gel. De cette manière, le colorant se lie à l'ADN, rendant l'ADN visible d'une manière spécifique. Le bromure d'éthidium étant potentiellement cancérigène, des mesures de sécurité appropriées doivent être prises lors de son utilisation pour éviter tout contact direct avec les muqueuses ou la peau. Il en va de même pour toutes les autres substances intercalaires ayant des effets cancérigènes.