Канцерогены, мутагены и проба Эймса на мутагенность
• Агенты, вызывающие развитие рака могут повреждать ДНК
• Мутации по ряду генов вызывают аномальный рост клеток
• Эймсом разработан тест на канцерогенную активность химических соединений
• Раковая опухоль обычно развивается из соматических клеток
Агенты, вызывающие развитие рака, такие как химические вещества или рентгеновские лучи, называются канцерогены. Многие канцерогены оказывают эффект, действуя в качестве мутагенов. Канцерогены попадают в организм и поражают клетки в органах-мишенях, вызывая мутации критических генов. Впоследствии такие мутантные гены влияют на свойства клеток и их потомков, обусловливая аномальный рост.
Вначале взаимосвязь между канцерогенезом и мутагенезом не была столь очевидной. Исследования этой проблемы получили мощный импульс с момента опубликования работы Брюса Эймса в 1975 г. Этот автор показал, что чем более сильным мутагеном является химический агент, тем более вероятно, что он будет действовать как мощный канцероген.
На рисунке ниже представлена упрощенная схема экспериментов Эймса, в которых он оценивал мутагенные свойства большого числа различных канцерогенов.
Рисунок ниже иллюстрирует, что в подавляющем большинстве случаев клетки, атакуемые канцерогенами, расположены в соме, т. е. находятся вне репродуктивных органов, продуцирующих половые клетки, которые переносятся из поколения в поколение.
Поэтому мутировавший ген, образовавшийся при воздействии мутагена, может передаться другим клеткам соматической ткани-мишени, однако он не будет передан потомству особи, поскольку не находится в ее половых клетках. Такие мутации называются соматическими, в отличие от герминативных, которые передаются наследственным путем от родительского организма к потомству.
Таким образом, многие виды рака развиваются вследствие соматических мутаций, затрагивающих клетки, расположенные в разных тканях организма. Однако, как мы позже увидим, мутантные гены, присутствующие в половых клетках, могут приводить к врожденной предрасположенности к заболеванию раком.
Мутагены можно выявлять по способности химического соединения превращать дефектный гистидиновый ген Salmonella в нормальный ген дикого типа.
Здесь не показаны результаты экспериментов при добавлении экстракта печени крысы.
Эти эксперименты моделируют биохимические реакции, протекающие в печени, которые способны усиливать мутагенные свойства соединения.
Канцерогены обычно воздействуют на соматические клетки;
таким образом, рак ограничивается поражением индивидуума, а не передается потомству.
