ENU - ENU

Pro další použití viz ENU (disambiguation).
ENU
Kosterní vzorec ENU
ENU Ball and Stick.png
Jména
Systematický název IUPAC
1-Ethyl-1-nitrosomočovina[1]
Ostatní jména
Identifikátory
3D model (JSmol )
ZkratkyENU[Citace je zapotřebí ]
1761174
ChEBI
ChEMBL
ChemSpider
Informační karta ECHA100.010.975 Upravte to na Wikidata
Číslo ES
  • 212-072-2
KEGG
Číslo RTECS
  • YT3150000
UNII
UN číslo2811
Vlastnosti
C3H7N3Ó2
Molární hmotnost117.108 g · mol−1
log P0.208
Kyselost (strK.A)12.317
Zásaditost (strK.b)1.680
Nebezpečí
Piktogramy GHSGHS06: Toxický GHS08: Nebezpečí pro zdraví
Signální slovo GHSNebezpečí
H301, H312, H332, H350, H360
P280, P308 + 313
Smrtelná dávka nebo koncentrace (LD, LC):
300 mg kg−1 (orální, krysa)
Související sloučeniny
Související močoviny
Související sloučeniny
Pokud není uvedeno jinak, jsou uvedeny údaje o materiálech v nich standardní stav (při 25 ° C [77 ° F], 100 kPa).
☒N ověřit (co je šekY☒N ?)
Reference Infoboxu

ENU, také známý jako N-etyl-N-nitrosomočovina (chemický vzorec C3H7N3Ó2), je velmi silný mutagen. Za dané gen v myši, ENU může vyvolat 1 nový mutace v každých 700 lokusech. Je také toxický při vysokých dávkách.

Chemická látka je alkylovat agent a jedná převodem ethylová skupina ENU až nukleové báze (obvykle tymin ) v nukleové kyseliny. Jeho hlavním cílem je spermatogonické kmenové buňky, z nichž dospělý spermie jsou odvozeny.

Pozadí objevu ENU jako mutagenu

Bill Russell (1951) vytvořil mezník v oblasti myši genetika vytvořením speciálně navrženého kmene myši, T (testovací) kmen, který byl použit v genetických testech pro testování mutagenů, jako jsou záření a chemikálie. The T-stock myš ukrývá 7 recesivních, životaschopných mutací ovlivňujících snadno rozpoznatelné rysy. Na Národní laboratoř v Oak Ridge, Russellovým původním cílem bylo určit rychlost dědičných genových mutací v zárodečné linii vyvolaných zářením. Proto se rozhodl použít T- myší myši, aby bylo možné určit, jak často může být skupina lokusů mutována zářením. Vzhledem k tomu, mutace v T- myši byly recesivní, potomci by měli divoký typ fenotyp (v důsledku křížení mutanta [např.s/s mutantní muž] na a divoký typ ženský [+/+]). Tedy s jakýmkoli potomkem nesoucím mutaci vyvolanou zářením v jednom ze 7 lokusů by vykazoval mutantní fenotyp v první generaci samotné. Tento přístup, test specifického lokusu (SLT), umožnil Russellovi studovat širokou škálu specifických mutací a vypočítat rychlosti mutací vyvolané zářením.[2]

Kromě studia vlivu záření na SLT Russell et al. se také zajímali o studium účinku chemických mutagenů, jako jsou prokarbazin a ethylnitrosomočovina pro SLT. V té době byl prokarbazin nejúčinnějším chemickým mutagenem, o kterém je známo, že způsobuje významnou spermatogoniální mutagenezi u SLT, i když s jednou třetinou rychlosti rentgenového záření. Russell je dříve mutageneze pracovat na Drosophila užívání diethylnitrosoaminu (DEN) je přimělo používat DEN pro SLT. DEN však musí být enzymaticky přeměněn na alkylační činidlo, aby byl mutagenní a pravděpodobně tato enzymatická aktivace nebyla u savců dostatečná. To lze ilustrovat extrémně nízkou rychlostí mutací u myší danou DEN (3 ze 60 179 potomků). K překonání tohoto problému byl použit nový mutagen, N-etyl N-nitrosourea (ENU), alkylační činidlo, které nemusí být metabolizováno, navrhl Ekkehart Vegel pro Russell et al. ENU (250 mg / kg) indukované myši podstoupily období sterility po dobu 10 týdnů. Po uzdravení bylo 90 mužů převedeno na T- byly získány samice a 7584 mláďat.[2] Jejich výsledky ukázaly, že dávka 250 mg / kg ENU byla schopna produkovat rychlost mutací 5krát vyšší než ta, která byla získána při 600R (1R = 2,6 x 10 ^ -4 coulombs / kg) akutního ozáření X. Tato rychlost byla také 15krát vyšší než u prokarbazinu (600 mg / kg).[3]

K překonání problému počátečního období sterility skupina Russell ukázala, že namísto injekce jedné velké dávky ENU byla podána frakční dávka (100 mg / kg)[4] v týdenním rozvrhu povolena celková vyšší dávka (300–400 mg / kg)[4] být tolerován. To dále ukázalo, že frekvence mutací se zlepšila na 12krát vyšší než u rentgenových paprsků, 36krát vyšší než u prokarbazinu a více než 200krát vyšší než u spontánních mutací. Když byla rychlost mutace zprůměrována na všech 7 lokusech, bylo zjištěno, že ENU indukuje mutace s frekvencí jedna na lokus v každých 700 gametách.[2]

Shrnutí vlastností a výhod mutageneze ENU

  1. ENU je alkylační činidlo a dává přednost transverzím bází A-> T a také přechodům AT-> GC.[5] Je však také prokázáno, že způsobuje přechody GC-> AT.[6]
  2. Je známo, že indukuje bodové mutace, což znamená, že mapováním požadovaného fenotypu může výzkumník identifikovat jediný kandidátský gen zodpovědný za fenotyp.[7]
  3. Bodové mutace jsou v intervalu přibližně 1–2 Mb a vyskytují se přibližně 1 na 700 gamet.[2]
  4. ENU se zaměřuje na spermatogoniální kmenové buňky.[5]
Obrázek 1: Přehled obrazovky mutageneze ENU.

ENU - Genetický nástroj na obrazovkách mutageneze: Přehled

Od objevu ENU jako nejsilnějšího mutagenu Russellem a kol. byl použit vpřed (na základě fenotypu) genetické obrazovky s nimiž lze identifikovat a studovat a fenotyp zájmu. Jak je znázorněno na obrázku 1, proces screeningu začíná mutagenizací myší samce pomocí ENU. Poté následuje systematická fenotypová analýza potomstva. Potomci jsou hodnoceni na chování, fyziologické nebo dysmorfologické změny. Je identifikován abnormální fenotyp. Identifikace kandidátského genu je poté dosažena pomocí poziční klonování mutovaných myší s požadovaným fenotypem.

Obrázek 2: Druhy obrazovek.

Druhy obrazovek

ENU se používá jako genetický nástroj při navrhování různých genetických screeningů vhodných pro zájmy výzkumníků. V závislosti na hodnocené oblasti lze přímé genetické testy klasifikovat, jak je znázorněno na obrázku 2, jako:[7]

  1. Obrazovky specifické pro region: Studie jsou navrženy speciálně pro získání gradientu fenotypů generováním alelické řady, které jsou užitečné při studiu oblasti zájmu.
  2. Obrazovky celé genomu: Jedná se o jednoduché dominantní nebo recesivní obrazovky a jsou často užitečné pro pochopení konkrétních genetických a biochemických drah.

Obrazovky specifické pro region

Specifické pro region lze klasifikovat následovně:

Obrázek 3: Nekomplementační obrazovky. V nekomplementačním screeningu je muž indukovaný ENU zkřížen se ženou nesoucí mutantní alelu (a) požadovaného genu (A). Pokud je mutace dominantní, bude přítomna v každé generaci. Pokud je však mutace recesivní nebo pokud potomstvo G1 není životaschopné, použije se k identifikaci mutace jiná strategie. Muž léčený ENU je zkřížen se samicí divokého typu. Ze skupiny G1 jedinců je heterozygotní samec křížen se samicí nesoucí mutovanou alelu (a). Pokud jsou potomci G2 neplodní nebo neživotaschopní, mohou být znovu získáni od muže G1.

Nekomplementační obrazovky

Komplementace je fenomén, který umožňuje generování fenotypu divokého typu při křížení organismů nesoucích recesivní mutace v různých genech.[7] Pokud má tedy organismus jednu funkční kopii genu, je tato funkční kopie schopna komplementovat mutovanou nebo ztracenou kopii genu. Naproti tomu, pokud jsou obě kopie genu mutovány nebo ztraceny, pak to povede k alelické nekomplementaci (obrázek 3), a tedy k projevu fenotypu.

Fenomén nadbytečnosti vysvětluje, že často více genů dokáže kompenzovat ztrátu konkrétního genu. Pokud však dojde ke ztrátě dvou nebo více genů zapojených do stejných biologických procesů nebo drah, vede to k neallelické nekomplementaci. V nekomplementačním screeningu je muž indukovaný ENU zkřížen se ženou nesoucí mutantní alelu (A) sledovaného genu (A). Pokud je mutace dominantní, bude přítomna v každé generaci. Pokud je však mutace recesivní nebo pokud je G1 potomci nejsou životaschopní, pak se k identifikaci mutace použije jiná strategie. Muž léčený ENU je zkřížen se samicí divokého typu. Z bazénu G.1 jednotlivci je heterozygotní samec zkřížen se samicí nesoucí mutovanou alelu (A). Pokud G2 potomci jsou neplodní nebo neživotaschopní, mohou být znovu získáni z G1 mužský.

Obrázek 4: Obrazovky s odstraněním Na této obrazovce jsou muži ošetřeni ENU převedeni na ženy homozygotní pro odstranění oblasti zájmu. G1 potomci jsou složené heterozygoti pro mutaci vyvolanou ENU. Rovněž jsou haploidní, pokud jde o geny v deletované oblasti, a tak je dominantně vyjádřena ztráta funkce nebo zisk funkce v důsledku mutace vyvolané ENU. Deleční obrazovky tedy mají výhodu oproti jiným recesivním obrazovkám díky identifikaci mutace v samotném potomstvu G1.

Obrazovky mazání

Delece na chromozomech mohou být spontánní nebo indukované. Na této obrazovce dochází k přechodu mužů ošetřených ENU na ženy homozygotní pro odstranění oblasti zájmu. G1 potomci jsou složené heterozygoti pro mutaci vyvolanou ENU (obrázek 4). Rovněž jsou haploidní, pokud jde o geny v deletované oblasti, a tak je dominantně vyjádřena ztráta funkce nebo zisk funkce v důsledku mutace vyvolané ENU. Tudíž deleční obrazovky mají výhodu oproti jiným recesivním obrazovkám díky identifikaci mutace v G1 samotné potomstvo.

Rinčik et al. provedli deleční obrazovku a komplementační analýzu a byli schopni izolovat 11 nezávislých recesivních lokusů, které byly seskupeny do sedmi komplementačních skupin na chromozomu 7, oblasti obklopující albino (Tyr) gen a ředění růžovými očima (p) gen.[7]

Obrázek 5: Vyvažovací obrazovky.
  • C. Vyvažovací obrazovky

Chromozom nesoucí oblast balanceru se nazývá a vyrovnávací chromozom. Balancer je oblast, která zabraňuje rekombinaci mezi homologními chromozomy během meiózy. To je možné z důvodu přítomnosti obrácené oblasti nebo řady inverzí. Vyrovnávací chromozom byl primárně používán pro studie v Drosophila melanogaster genetika. Monica Justice et al. (2009) efektivně provedli obrazovku balanceru pomocí chromozomu balanceru zkonstruovaného Allanem Bradleyem et al. na chromozomu myši 11. Na této obrazovce je muž indukovaný ENU zkřížen se samicí heterozygotní pro balancerový chromozom.[7] Myši nesoucí balancerový chromozom mají žluté uši a ocas. G1 heterozygoti (obrázek 5) jsou kříženi se ženami nesoucími rexovou mutaci (Rex na obrázku 5), který dodává kudrnatou srst. V G2, homozygoti pro balancer nejsou životaschopní a nejsou obnoveni. Myši nesoucí trans mutace rex do balanceru nebo mutace vyvolané ENU mají zvlněný kabát a jsou vyřazeny. Myši ENU mutantní + rex mutantní jsou vyřazeny, aby se zabránilo rekombinaci mezi těmito dvěma chromozomy během dalšího šlechtitelského kroku, který generuje homozygotní mutanty. Myši, které jsou sloučeninami heterozygotů pro balancer a mutaci vyvolanou ENU, jsou spojeny s bratrem a sestrou, aby získaly homozygoty pro mutaci vyvolanou ENU v G3.

Obrazovky celé genomu

Obrazovky v celém genomu jsou nejčastěji užitečné pro studium genetických chorob, na kterých se může podílet více genetických a biochemických drah. S tímto přístupem lze tedy identifikovat kandidátské geny nebo oblasti napříč genomem, které jsou asociovány s fenotypem.

Obrázek 6: Konvenční obrazovky.
  • A. Konvenční obrazovky

Tyto obrazovky mohou být navrženy tak, aby identifikovaly jednoduché dominantní a recesivní fenotypy. (Obrázek 6). Tedy ENU-indukovaná G0 muž je zkřížen s divokým typem ženy. G1 potomstvo lze skrínovat k identifikaci dominantních mutací. Pokud je však mutace recesivní, pak G3 jedinci homozygotní pro mutaci lze získat z G1 muži dvěma způsoby:

  • A] G1 samec je zkřížen s divokým typem samice, aby vytvořil skupinu G.2 potomstvo. G3 jednotlivce lze získat překročením G1 muž do G2 dcery. Tím se získá část G3 jednotlivci, kteří se podobají G.1 muž do značné míry.
  • B] G1 muž je křížen s divokým typem ženy, aby získal kaluž G2 zvířata., která jsou potom spojena s bratrem a sestrou, aby získala G3 potomci. Tento přístup poskytuje řadu mutantů v G3 potomstvo.

Řada organizací po celém světě provádí testy genomové mutageneze pomocí ENU. Mezi ně patří Ústav experimentální genetiky při Německém výzkumném středisku pro životní prostředí (GSF) v Mnichově; Jacksonova laboratoř, Maine, USA; Australian Phenomics Facility at the Australian National University, Canberra, Australia; Katedra neurobiologie a fyziologie na Northwestern University, Illinois, USA; Oak Ridge National Laboratory, Tennessee, USA; Rada pro lékařský výzkum (MRC) Harwell, Oxfordshire, Velká Británie; Katedra genetiky ve Výzkumném ústavu Scripps, Kalifornie, USA; Centrum pro mutagenezi myší pro vývojové vady na Baylor College of Medicine, Texas, USA; a další.[5]

Obrázek 7: Obrazovky modifikátorů Na obrazovce modifikátorů je vybrán organismus s již existujícím fenotypem. Screening je tedy navržen tak, aby izoloval mutanty, u kterých je zvýšen nebo potlačen dříve existující sledovaný fenotyp.
  • b. Obrazovky modifikátorů

Modifikátor, jako je zesilovač nebo supresor, může změnit funkci genu. Na obrazovce modifikátoru je vybrán organismus s již existujícím fenotypem. U jakýchkoli mutací způsobených mutagenem (ENU) lze tedy hodnotit jejich zesilovací nebo supresivní aktivitu.[7] Screening dominantních a recesivních mutací se provádí podobným způsobem jako u běžného screeningu celého genomu (obrázek 7). Drosophila. Nedávno Aliga a kol. provedl dominantní obrazovku modifikátoru pomocí myší indukovaných ENU k identifikaci modifikátorů signální dráhy Notch.[8] Delta 1 je ligand pro Notch receptor. Homozygotní ztráta funkce Delta 1 (Dll1lacZ / lacZ) je embryonálně smrtelný. Myši ošetřené ENU byly zkříženy Dll1lacZ heterozygoti. V G bylo vygenerováno 35 mutantních linií1 z nichž 7 odhalilo modifikátory signalizační dráhy Notch.

Citlivé obrazovky

V případě genetických onemocnění zahrnujících více genů přispívají mutace ve více genech k progresi onemocnění. Mutace pouze v jednom z těchto genů však nemusí významně přispívat k žádnému fenotypu. Takové „predisponující geny“ lze identifikovat pomocí senzibilizovaných obrazovek.[9] U tohoto typu obrazovky je genetické nebo environmentální pozadí upraveno tak, aby byla myš citlivá na tyto změny. Myšlenka je, že predisponující geny lze rozluštit na modifikovaném genetickém nebo environmentálním pozadí. Rinchik et al. provedl senzibilizovaný screening myších mutantů náchylných k diabetické nefropatii. Myši byly léčeny ENU na senzibilizovaném pozadí diabetu 1. typu. Tyto diabetické myši měly dominantní postavení Akita mutace v genu pro inzulin-2 (Ins2Akita). U těchto myší se vyvinula albuminurie, fenotyp, který nebyl pozorován u nediabetických potomků.[10]

Reference

  1. ^ "Ethylnitrosourea - shrnutí sloučeniny". PubChem Compound. USA: Národní centrum pro biotechnologické informace. 26. března 2005. Identifikace. Citováno 7. října 2011.
  2. ^ A b C d Davis, A.P., Justice M. J. An Oak Ridge Legacy: Specifický lokusový test a jeho role v mutagenezi myší.Genetika 148,7-12 (1998)
  3. ^ Russell W.L., Kelly E.M., Hunsicker P.R., Bangham J.W., Maddux S.C., Phipps E.L. Test specifického lokusu ukazuje, že ethylnitrosomočovina je nejúčinnějším mutagenem u myší. Proc. Natl. Acad. Sci.USA 11, 5818-5819 (1979)
  4. ^ A b Hitotsumachi S., Carpenter D.A., Russell W.L. Opakování dávky zvyšuje mutagenní účinnost N-ethyl-N-nitrosomočoviny v myší spermatogonii. Proc. Natl. Acad. Sci.USA 82, 6619-6621 (1985)
  5. ^ A b C Nolan, P, Hugill, A & Cox, RD, 2002, s. 278-89
  6. ^ Coghill, EL a kol., 2002, s. 255-6
  7. ^ A b C d E F Kile, BT & Hilton, DJ 2005, s. 557-67
  8. ^ Rubio-Aliaga, I. et.al. Genetická obrazovka pro modifikátory signalizační funkce zářezu závislé na delta1 v myši. Genetics 175, 1451-1463 (2007)
  9. ^ Cordes, S.P. N-ethyl-N-nitrosomočovinová mutageneze: nástup myší mutanty expresní. Microbiol Mol Biol Rev 69, 426-439 (2005).
  10. ^ Tchekneva, E.E. a kol. Senzibilizovaný screening myší mutovaných N-ethyl-N-nitrosomočovinou identifikuje dominantní mutanty predisponované k diabetické nefropatii. J Am Soc Nephrol 18, 103-112 (2007).

externí odkazy