genetika 22

GENOTOKSIČNOST

Genetička toksikologija (genotoksikologija) je primenjena nauka

koja ima za cilj da detektuje agense koji oštećuju nasledni mate-

rijal i da objasni mehanizme nastanka mutacija (mutageneze).

Testovi na genotoksičnost

detekcja genskih mutacija

detekcija hromozomskih

mutacija

efekti na nivou DNK

Testovi za detekciju genskih mutacija:

- Test reverznih mutacija kod Salmonella typhimurium

- Test reverznih mutacija kod Escherichia coli

- Test genskih mutacija u kulturama sisarskih ćelija

- Test polno vezanih recesivnih letalnih mutacija kod

Drosophila melanogaster

- Test genskih mutacija kod Saccharomyces cerevisiae

- Spot test kod miša

Testovi za detekciju hromozomskih mutacija:

- In vivo citogenetički test

- In vitro citogenetički test

- Mikronukleus test (in vitro ili in vivo)

- Test dominantno letalnih mutacija

- Test naslednih translokacija

- Citogenetički test na sisarskim germinativnim ćelijama

Testovi za otkrivanje efekata na nivou DNK:

- Neplanirana sinteza DNK (oštećenje i popravak DNK in vitro)

- Test mitotskih rekombinacija na Saccharomyces cerevisiae

- Test razmene sestrinskih hromatida in vitro

- Test razmene sestrinskih hromatida in vivo

- In vitro Komet test

- In vivo Komet test

Test reverznih mutacija kod Salmonella typhimurium

Razmene sestirnskih

hromatida

DNK sa obostranom

supstitucijom

DNK sa jednostra-

nom supstitucijom

BrdUrd BrdUrd

Komet test – elektroforeza DNK pojedinačnih ćelija

Stepen oštećenja jedarne DNK:

A) bez oštećenja

B) umereno oštećenje

C) veliko oštećenje

D) totalno oštećenje

Različiti nivoi oštećenja DNK u limfocitima čoveka (original): a) bez oštećenja, b) nisko, c) srednje, d) visoko i e) totalno oštećenje

Primene Komet testa:

- Genetička toksikologija (in vitro, in vivo)

- Kinetika reparacije DNK

- Apoptoza

- Vizuelna kvantifikacija dvolanačanih DNK prekida kod bakterija

- Kliničke primene (prenatalna dijagnostika,sindromi sa deficijentnom

reparacijom DNK, podložnost za oboljevanje od raka, terapija kancera,

katarakta, Diabetes mellitus, reumatoidni artritis, sistemski lupus

eritematozus, Alzheimerova bolest itd.)

- Biomonitoring (starenje, fizičke vežbe, pothranjenost, ishrana, uticaj

ozona, populacione studije, biomonitoring u ekosistemima)

- Analize ćelijskog ciklusa

- Biologija slobodnih radikala

- Toksikologija ishrane (fitoprotektanti, produkti fermentacije u crevu kao

antioksidansi).

GENETIKA KANCERA

Karakteristike maligne ćelije

Najupadljivije razlike između normalne i maligne ćelije:

a) maligna ćelija nenormano raste i neograničeno puta

se deli

b) jedra su izmenjena – krupna, može ih biti više u ćeliji

c) nukleolusi su obično krupni, ima ih veći broj a sve

to govori o intenzivnoj sintezi proteina

d) metabolizam ćelije je izmenjen. Glikoliza je glavni

metabolički put.

e) na površini ćelije javljaju se novi antigeni

f) ćelija menja oblik i organizaciju. Neki citoskeletni

proteini fosforilišu se u znatno većoj meri

g) gubitak kontaktne inhibicije

h) haotičan raspored ćelija

i) gubitak karakteristika diferenciranih ćelija

j) genetička nestabilnost

k) monoklonalno poreklo

Filadelfija hromozom (”Ph”)

Ćelija raka mlečne žlezde

Ćelije raka u mozgu

Ćelije raka grlića materice u debi

Ćelije raka prostate čoveka

Mačka dobija citostatik Adriamycin i.v.

Veliki broj malih limfocita

u slučaju limfoma

Strukturna formula

doksorubicina

(Adriamycin)

Nekoliko osobina zajedničkih svim ćelijama raka:

- opiru se unutrašnjim i spoljašnjim signalima

za regulaciju proliferacije

- nisu podložne apoptozi (programirana ćelijska smrt)

- zaobilaze genetički programirana ograničenja proliferacije

i nisu diferencirane

- genetički su nestabilne

- invazivne su – napuštaju svoje i napadaju ostala tkiva

preživljavaju i proliferišu u drugim tkivima (metastaziraju).

SKY (spectral kariotyping) kao

varijanta FISH metode:

numeričke aberacije u ćelijama

leukemije kod miševa

Hiperdiploidna ćelija raka pluća iz metastaze u limfnom čvoru

Pored nenormalnog broja hromozoma uočava se niz rearanžmana

Telomere kod telomeraza pozitivnih ćelija (A) i ALT (alternative

lengthening of telomeres) ćelijske linije (B)

A B

U normalnim ćelijama se telomere pomalo skraćuju pri svakoj deobi, tako da

posle izvesnog broja deoba dolazi do smrti ćelije. Maligne ćelije se dele

neograničeno zato što imaju telomerazu (enzim koji neograničeno povećava

dužinu telomera), ili povećanjem telomera putem rekombinacije u tzv. ALT ćelijama

Višestepenost

kancerogeneze

Kancerogeni agensi

- fizički (UV zračenja, jonizujuća zračenja)

- hemijski (mutagene supstance i tumor promotori)

- biološki (virusi)

Uticaj načina izlaganja ćelija tumor inicijatorima i tumor promotorima na pojavu raka

Metastaziranje

Protoonkogen – normalni alel gena

Onkogen – tumorski gen, mutiran ili prekomerno ispoljen

protoonkogen

Antionkogen (tumor-supresor gen) – gen koji sprečava malignu

transformaciju

Antionkogen

RB (retinoblastoma)