mutazioni

Agenti Mutageni e/o Cancerogeni: materiali didattici
Epidemiologia
dei tumori
Presentazione
Dieta
Fumo
Danni al DNA
Esercitazione
Raggi UV
Seguono alcune immagini
selezionate a campione
Bioattivazione dei cancerogeni
bioattivatore veloce
precancerogeno
cancerogeno
bioattivatore lento
Le sostanze prodotte dalla bioattivazione degli IPA, epossidi,
sono elettrofili molto reattivi e capaci di formare un legame
covalente con il DNA , creando gli addotti
benzo(a)pirene diol-epossido: intermedio reattivo del benzopirene
I danni al DNA possono essere riparati?
DNA danneggiato
riparazione
DNA riparato
Nelle cellule
dispongono di meccanismi di riparazione che
consentono di rimuovere le lesioni sul DNA di modo tale che il
nuovo filamento che si forma nel processo di replicazione è
identico all’originale
Un tumore è il risultato dell’accumulo di molte mutazioni
riso, mais, arachidi
Micotossine
Le aflatossine (AF) sono
prodotte sulle derrate
alimentari da funghi
appartenenti alla classe degli
Ascomiceti, genere
Aspergillus, in condizioni
climatiche di grande umidità.
Questi contaminanti sono in
grado di indurre tumori.
Aflatossina B1
Aspergillus flavus
Nell’Africa sub-sahariana e nel Sud-est asiatico,
zone nelle quali il virus dell’HBV è endemico,
l’Aflatossina B1 determina un aumento enorme
dell’incidenza del carcinoma del fegato
Meccanismo di azione della AFB1
O
O
O
H
O
O
H
O
L’aflatossina è in grado di formare addotti sul DNA, e di
indurre quindi mutazioni. Lo dimostrano studi condotti su
cellule tumorali prelevate da soggetti affetti da carcinoma
del fegato, in zone dell’Africa e della Cina.
Tutti siamo esposti a una certa quantità
di radiazioni ultraviolette (UV) provenienti
in gran parte dal sole, ma anche da fonti
artificiali usate nell’industria, nel
commercio e nel settore ricreativo.
Le emissioni del sole comprendono luce,
calore e radiazioni UV. Nello spettro
elettromagnetico queste ultime coprono
l’intervallo di radiazioni con lunghezza
d'onda (λ) compresa tra 100 e 400
nanometri (nm) e si dividono in tre bande:
UVA (315-400 nm), UVB (280 – 315 nm)
e UVC (100-280 nm).
La capacità di penetrazione e quindi la
“pericolosità” dei raggi UV aumenta con
il diminuire di λ (aumento nella frequenza).
La maggior parte dei raggi UV che
raggiungono la Terra sono UVA, poiché
tutta la banda UVC e il 90% circa di quella
UVB sono assorbite dall’atmosfera.
I livelli di radiazione UV sono più alti
al crescere dell’altitudine (10-12% ogni
1000 m) e dell’altezza del sole,
e al diminuire della latitudine
e della nuvolosità.
Altri fattori importanti sono lo strato di
ozono e la capacità riflettente della
superficie terrestre.
L’accumulo di mutazioni in cellule somatiche
porta alla trasformazione tumorale
DNA
riparazione
lesione
errore di
replicazione
mutazione
mutazioni
vantaggiose
104
persone/anno
tumore
Agenti chimici e fisici, alcuni virus e batteri danneggiano il DNA
inducendo mutazioni. Rappresentano quindi fattori di rischio che si
sommano a quelli relativi alla predisposizione familiare.
Le mutazioni del DNA, tradotte mediante t-RNA e ribosomi,
si manifestano nelle proteine.
t-RNA
DNA
membrana
cellulare
ribosoma
mutazione
m-RNA
Proteina
alterata
nucleo
La mutazione sul DNA (anche la sostituzione di una singola base
azotata) può determinare l’incorporazione di un diverso aminoacido
nella corrispondente posizione della sequenza polipeptidica,
modificando di conseguenza in modo anche drammatico la struttura
e la funzionalità della proteina.
Saccharomyces cerevisiae (lievito di birra)
microrganismo eucariote: utilizzabile
come modello con riferimento alle cellule
degli organismi superiori
economico e semplice da coltivare
facilmente reperibile (supermercato)
LIMITI
dell’utilizzo del lievito
parete cellulare estremamente resistente, meno facilmente
permeabile rispetto, ad esempio, alle cellule umane
meccanismi specifici di riparazione del DNA diversi da quelli delle
cellule umane
assenza di molte vie metaboliche responsabili nei mammiferi della
conversione di sostanze in agenti tossici o mutageni per l’ organismo
Protocollo
Ripristino del metabolismo normale (respirazione e fermentazione)
nelle cellule di lievito
1) sciogliere una porzione di lievito (dimensioni di un pisello)
in mezzo bicchiere d’acqua
2) seminare una goccia della sospensione
su una piastra di coltura con un cotton fioc
3) incubare la piastra a 30 °C per 24h o a temperatura ambiente per 48h
In questo modo le cellule riattivano il normale metabolismo e si sviluppano in colonie
Semina delle cellule
1) immergere il tampone di un cotton fioc in una delle sospensioni diluite
2) passare il cotton fioc più volte sulla piastra con movimenti a zig zag
(utilizzare la diluizione che consente di inoculare qualche centinaio di cellule sulla piastra)
3) aggiungere la sostanza da saggiare depositando, con pinzette, al centro
della piastra un dischetto di carta assorbente imbevuto di formaldeide
4) seminare anche una piastra di controllo (senza aggiunta di dischetto con formaldeide)
5) incubare 24h a 30 °C o 48h a temperatura ambiente