كيمياء الزرنيخ الحيوية

تشير الكيماء الحيوية الزرنيخية إلى العمليات الكيميائية الحيوية التي يمكن أن تستخدم الزرنيخ أو مركباته مثل الزرنيخات. الزرنيخ هو عنصر متوسط الوفرة في القشرة الأرضية، ورغم أن العديد من المركبات الزرنيخية تُعتبَر في الغالب عالية السُّمية لمعظم الكائنات الحية؛ إلا أن العديد من المركبات العضوية الزرنيخية تتم عملية أيضها لدى العديد من الكائنات. وهذا النمط عام بالنسبة للعناصر ذات الصلة بما في ذلك السيلينيوم الذي يمكن أن يُظهر كُلّا من التأثيرات المفيدة والمؤذية. الكيمياء الحيوية الزرنيخية أصبحت موضع اهتمام منذ العثور على العديد من المركبات الزرنيخية السامة في بعض المياه الجوفية،[1] وهذا من المحتمل أن يؤثر على الملايين من الناس عبر عمليات كيميوحيوية.[2]

S-أدينوزيل ميثونين، مصدرٌ لمجموعات الميثيل في العديد من المركبات الحيوية الزرنيخية.

ضرره على الدنا

تم التقرير بأن الزرنيخ يُسبِّب تغْييرات في الدنا مثل اختلال الصيغة الصبغية، تشكل النواة الصغيرة، الاضطراب الصبغي، طفرات الحذف، تبادل الكروماتيدات الشقيقة، الربط التشابكي للدنا مع البروتين.[3] تم إثبات أن الزرنيخ لا يتفاعل مباشرة مع الدنا وأنه يعتبر مطفِّرا ضعيفا، لكنه يساعد في تطفيرية المسرطِنات الأخرى،[4] على سبيل المثال يزداد التآزر في نشاط التطفير لدى الزرنيخ عند امتصاص خلايا الإنسان وثدييات أخرى الأشعة فوق البنفسجية ثم تعرُّضِها للزرنيخ.[5][6] تقترح سلسلة من تجارب الملاحظة أن السُمية الجينية للزرنيخ مرتبطة أساسا بجيل من أنواع الأكسجين التفاعلي (ROS) أثناء تحولها البيولوجي.[7][8][9] إنتاج مركبات ROS قادرٌ على توليد ناتج إضافة دنا، شروخات في سلسلة الدنا، تشابكات واضطرابات صبغية.[10][11][12][13] الضرر التأكسدي سببه التغيرات في القواعد النووية للدنا، وبشكل خاص 8-أوكسو غوانين (8-OHdG) والذي يُسبب طفرات G:C إلى T:A.[14] يمكن أن يسبب الزرنيخ غير العضوي شررخا في سلسلة الدنا حتى في تراكيز منخفضة.[15]

تثبيط ترميم الدنا

تعتبر عملية تثبيط ترميم الدنا أحد الآليات الأساسية للتسمم الجيني الزرنيخي غير العضوي. ترميم استئصال النوكليوتيد (NER) وترميم استئصال القاعدة (BER) هما الآليتان المستخدمتان في ترميم تضرر قواعد الدنا المسببة بواسطة ROS بعد التعرض للزرنيخ. بشكل خاص، ترميم استئصال النوكليوتيد هو المسار الأساسي لترميم التشوهات المتكتلة في لولب الدنا المزدوج، في حين أن ترميم استئصال القاعدة هو آلية تستخدم أساسا في ترميم شروخات سلسلة واحد سببتها ROS،[16][17][18][19] لكن يمكن كذلك للزرنيخ غير العضوي تثبيط آلية الترميم باستئصال القاعدة.[16][20][20][21]

المراجع
  1. Pearce, Fred (2006)، When the Rivers Run Dry: Journeys Into the Heart of the World's Water Crisis، Toronto: Key Porter، ISBN 978-1-55263-741-8.
  2. Elke Dopp, Andrew D. Kligerman and Roland A. Diaz-Bone Organoarsenicals. Uptake, Metabolism, and Toxicity 2010, Royal Society of Chemistry. (ردمك 978-1-84973-082-2). دُوِي:10.1039/9781849730822-00231
  3. Rossman, T.G (2003)، "Mechanism of arsenic carcinogenesis: An integrated approach"، Mutation Research/Fundamental and Molecular Mechanisms of Mutagenesis، 533: 37–65، doi:10.1016/j.mrfmmm.2003.07.009.
  4. Pierce, B.L؛ Kibriya, M.G (2012)، "Genome-wide association study identifies chromosome 10q24.32 variants associated with arsenic metabolism and toxicity phenotypes in Bangladesh"، PLoS Genetics، 8: e1002522، doi:10.1371/journal.pgen.1002522، PMC 3285587، PMID 22383894.
  5. Li, J.H؛ Rossman, T.G (1991)، "Comutagenesis of sodium arsenite with ultraviolet radiation in Chinese hamster V79 cells"، Biology of Metals، 4: 197–200، doi:10.1007/BF01141180.
  6. Lee, T.C؛ Oshimura, M (1985)، "Comparison of arsenic-induced cell transformation, cytotoxicity, mutation and cytogenetic effects in Syrian hamster embryo cells in culture"، Carcinogenesis، 6: 1421–1426، doi:10.1093/carcin/6.10.1421.
  7. Kessel, M؛ Liu, S.X (2002)، "Arsenic induces oxidative DNA damage in mammalian cells"، Molecular and Cellular Biochemistry، 234/235: 234–235:301–308، doi:10.1023/A:1015927406142.
  8. Nesnow, S؛ Roop, B.C (2002)، "DNA damage induced by methylated trivalent arsenicals is mediated by reactive oxygen species"، Chemical Research in Toxicology، 15: 1627–1634، doi:10.1021/tx025598y.
  9. Jomova, K؛ Jenisova, Z (2011)، "Arsenic: Toxicity, oxidative stress and human disease"، Journal of Applied Toxicology، 31: 95–107، doi:10.1002/jat.1649.
  10. Kitchin, K.T؛ Wallace, K (2008)، "Evidence against the nuclear in situ binding of arsenicals—Oxidative stress theory of arsenic carcinogenesis"، Toxicology and Applied Pharmacology، 232: 252–257، doi:10.1016/j.taap.2008.06.021.
  11. Bau, D.T؛ Wang, T.S (2002)، "Oxidative DNA adducts and DNA-protein cross-links are the major DNA lesions induced by arsenite"، Environmental Health Perspectives، 110: 753–756، doi:10.1289/ehp.02110s5753، PMC 1241239، PMID 12426126.
  12. Hwang, E.S؛ Kim, G.H (2007)، "Biomarkers for oxidative stress status of DNA, lipids, and proteins in vitro and in vivo cancer research"، Toxicology، 229: 1–10، doi:10.1016/j.tox.2006.10.013.
  13. Liu, Su X. (ديسمبر 2000)، "Induction of oxyradicals by arsenic: Implication for mechanism of genotoxicity"، Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America، 98: 1643–1648، Bibcode:2001PNAS...98.1643L، doi:10.1073/pnas.98.4.1643، PMC 29310، مؤرشف من الأصل في 06 ديسمبر 2019، اطلع عليه بتاريخ 04 أبريل 2013.
  14. Grollman, A.P؛ Moriya, M (1993)، "Mutagenesis by 8-oxoguanine: An enemy within"، Trends in Genetics، 9: 246–249، doi:10.1016/0168-9525(93)90089-Z.
  15. Martinez, V.D؛ Vucic, E.A (2011)، "Arsenic biotransformation as a cancer promoting factor by inducing DNA damage and disruption of repair mechanisms"، Molecular Biology International، 2011: 1–11، doi:10.4061/2011/718974.
  16. Lai, Y؛ Zhao, W (2011)، "Role of DNA polymerase beta in the genotoxicity of arsenic"، Environmental and Molecular Mutagenesis، 52: 460–468، doi:10.1002/em.20643.
  17. Hartwig, A؛ Groblinghoff, U.D (1997)، "Interaction of arsenic(III) with nucleotide excision repair in UV-irradiated human fibroblasts"، Carcinogenesis، 18: 399–405، doi:10.1093/carcin/18.2.399، PMID 9054635.
  18. Curnow, A؛ Salter, L (2001)، "A preliminary investigation of the effects of arsenate on irradiation-induced DNA damage in cultured human lung fibroblasts"، Journal of Toxicology and Environmental Health, Part A، 63: 605–616، doi:10.1080/152873901316857789.
  19. Schwerdtle, T؛ Walter, I (2003)، "Induction of oxidative DNA damage by arsenite and its trivalent and pentavalent methylated metabolites in cultured human cells and isolated DNA"، Carcinogenesis، 24: 967–974، doi:10.1093/carcin/bgg018.
  20. Ebert, F؛ Weiss, A (2011)، "Arsenicals affect base excision repair by several mechanisms"، Mutat. Res.، 715: 32–41، doi:10.1016/j.mrfmmm.2011.07.004، PMID 21782832.
  21. Sykora, P؛ Snow, E.T (2008)، "Modulation of DNA polymerase beta-dependent base excision repair in cultured human cells after low dose exposure to arsenite"، Toxicology and Applied Pharmacology، 228: 385–394، doi:10.1016/j.taap.2007.12.019.
  • بوابة الكيمياء الحيوية
  • بوابة علم الأحياء
This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.