stringtranslate.com

Этилметансульфонат

Этилметансульфонат ( EMS ) — это сероорганическое соединение с формулой CH3SO3C2H5 . Это этиловый эфир метансульфоновой кислоты . Бесцветная жидкость, классифицируется как алкилирующий агент . EMS — наиболее часто используемый химический мутаген в экспериментальной генетике . [ 4] [ 5 ] Мутации, вызванные воздействием EMS , затем можно изучать в генетических скринингах или других анализах.

Использование в биологических исследованиях

EMS производит случайные мутации в генетическом материале путем замены нуклеотидов ; в частности, через переходы G:C в A:T, вызванные алкилированием гуанина . EMS обычно производит только точечные мутации . Благодаря своей эффективности и хорошо изученному спектру мутаций,

EMS может вызывать мутации со скоростью от 5x10−4 до 5x10−2 на ген без существенного уничтожения. Скорость мутации 5x10−4 на ген, наблюдаемая в типичном эксперименте по мутагенезу EMS модельного организма C. elegans , соответствует грубой скорости мутаций ~7x10−6 мутаций на пару оснований G/C или около 250 мутаций в изначально мутагенизированной гамете (содержащей ~100 Мбн, 36% GC гаплоидного генома). [6] Такая мутагенизированная гамета будет иметь около 9 различных мутаций потери функции в генах, причем 1-2 из этих мутаций будут находиться в основных генах и, следовательно, летальны. Однако, поскольку маловероятно, что один и тот же основной ген мутирует в независимых гаметах, и если потеря основного гена не убивает саму гамету, последующее слияние гамет часто позволяет выжить образовавшейся зиготе и организму, поскольку теперь гетерозиготный нефункциональный мутировавший аллель может быть спасен все еще диким аллелем, предоставленным другой гаметой. [6]

Механизм мутагенеза

Этильная группа EMS реагирует с гуанином в ДНК , образуя аномальное основание O 6 -этилгуанин. Во время репликации ДНК ДНК-полимеразы, катализирующие этот процесс, часто помещают тимин вместо цитозина напротив O 6 -этилгуанина. После последующих раундов репликации исходная пара оснований G:C может стать парой A:T ( переходная мутация). Это изменяет генетическую информацию, часто вредно для клеток и может привести к заболеванию . РНК-полимераза также может помещать уридин (РНК-аналог тимина) напротив повреждения O 6 -этилгуанина. [7]

Ремонт мутагенного поражения

O 6 -этилгуанин может быть восстановлен in vivo стехиометрическим способом путем реакции с активным цистеином участка белка репарации O-6-метилгуанин-ДНК-метилтрансферазы . [8] Сообщалось, что период полураспада O 6 -этилгуанина in vivo составляет около 9 дней в мозге мыши, тогда как в печени мыши он составляет около 1 дня. [9]

Индукция рекомбинации

EMS вызывает митотическую рекомбинацию в Saccharomyces cerevisiae . [10] Было высказано предположение, что повреждение ДНК под действием EMS может привести к процессу восстановления, ведущему к генетическому обмену. [10]

Мутанты бактериофага T4, дефектные в любом из шести генов, которые, как известно, необходимы для генетической рекомбинации, оказались более чувствительными к инактивации EMS, чем бактериофаг дикого типа. [11] Это открытие предполагает, что процесс рекомбинации, катализируемый белками, указанными этими шестью генами, используется для восстановления летальных повреждений ДНК, вызванных EMS. [11]

Стабильность

Вообще говоря, EMS нестабилен в воде. Он гидролизуется до этанола и метансульфоновой кислоты. При нейтральном или кислом pH при комнатной температуре он имеет довольно длительный период полураспада , более 1 дня. [12] [13] Поэтому EMS необходимо специально разлагать перед утилизацией. Протоколы требуют разложения EMS в равном объеме 0,1 М NaOH и 20% м/о тиосульфата натрия «инактивирующего раствора» в течение как минимум шести периодов полураспада (>24 часов). [6] Период полураспада EMS в 1 М NaOH составляет 6 часов при комнатной температуре, тогда как в 10% м/о растворе тиосульфата натрия период полураспада составляет 1,4 часа. [13]

Безопасность

ЭМС обладает мутагенным , тератогенным и канцерогенным действием .

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ Merck Index , 11-е издание, 3782 .
  2. ^ "Этилметансульфонат" (PDF) . Отчет о канцерогенах, четырнадцатое издание . NIEHS . Получено 18 июня 2021 г.
  3. ^ "Этилметансульфонат". pubchem.ncbi.nlm.nih.gov .
  4. ^ Kutscher, Lena M.; Shaham, Shai (2014). «Прямой и обратный мутагенез у C. elegans». WormBook: Онлайн-обзор биологии C. Elegans . WormBook: 1–26. doi :10.1895/wormbook.1.167.1. PMC 4078664. PMID 24449699.  Получено 18 июня 2021 г. 
  5. ^ Sega, Gary A. (1984). «Обзор генетических эффектов этилметансульфоната». Mutation Research/Reviews in Genetic Toxicology . 134 (2–3). Elsevier BV: 113–142. doi :10.1016/0165-1110(84)90007-1. ISSN  0165-1110. PMID  6390190.
  6. ^ abc Андерсон, Филип (1995). "Глава 2 Мутагенез". Caenorhabditis elegans: Современный биологический анализ организма . Методы в клеточной биологии. Т. 48. Elsevier. С. 31–58. doi :10.1016/s0091-679x(08)61382-5. ISBN 978-0-12-564149-4. ISSN  0091-679X.
  7. ^ Gerchman, Lois L.; Ludlum, David B. (1973). «Свойства in templates for RNA polymerase». Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Nucleic Acids and Protein Synthesis . 308 (2). Elsevier BV: 310–316. doi :10.1016/0005-2787(73)90160-3. ISSN  0005-2787. PMID  4706005.
  8. ^ Пегг, Энтони Э. (2000). «Репарация O6-алкилгуанина алкилтрансферазами». Mutation Research/Reviews in Mutation Research . 462 (2–3). Elsevier BV: 83–100. doi :10.1016/s1383-5742(00)00017-x. ISSN  1383-5742. PMID  10767620.
  9. ^ Goth, R.; Rajewsky, MF (1974-03-01). "Сохранение O6-этилгуанина в ДНК мозга крысы: корреляция с канцерогенезом нервной системы под действием этилнитрозомочевины". Труды Национальной академии наук . 71 (3): 639–643. Bibcode : 1974PNAS...71..639G. doi : 10.1073/pnas.71.3.639 . ISSN  0027-8424. PMC 388067. PMID 4522778  . 
  10. ^ ab Yost Jr, HT; Chaleff, RS; Finerty, JP (1967). «Индукция митотической рекомбинации в Saccharomyces cerevisiae этилметансульфонатом». Nature . 215 (5101): 660–661. Bibcode :1967Natur.215..660Y. doi :10.1038/215660a0. PMID  6050236. S2CID  1982778.
  11. ^ ab Johns, V.; Bernstein, C.; Bernstein, H. (1978). «Рекомбинационная репарация повреждений алкилирования в фаге T4. II. Этилметансульфонат». Molecular & General Genetics . 167 (2): 197–207. doi :10.1007/BF00266913. PMID  215891. S2CID  30597383.
  12. ^ FROESE-GERTZEN, EDITH E.; KONZAK, CF; FOSTER, R.; NILAN, RA (1963). «Корреляция между некоторыми химическими и биологическими реакциями этилметансульфоната». Nature . 198 (4879). Springer Science and Business Media LLC: 447–448. Bibcode :1963Natur.198..447F. doi :10.1038/198447a0. ISSN  0028-0836. S2CID  12359460.
  13. ^ ab Kodym, Andrea; Afza, Rownak (2003). "Глава 12 Физический и химический мутагенез". Функциональная геномика растений . Totowa, NJ: Humana Press. стр. 189–203. ISBN 978-1-58829-145-5. OCLC  51445955.