Mutagen - Mutagen

Das internationale Piktogramm für sensibilisierende, erbgutverändernde, krebserregende oder fortpflanzungsgefährdende Chemikalien .

In der Genetik ist ein Mutagen ein physikalisches oder chemisches Mittel, das genetisches Material , normalerweise DNA , in einem Organismus dauerhaft verändert und so die Häufigkeit von Mutationen über das natürliche Hintergrundniveau hinaus erhöht. Da viele Mutationen Krebs verursachen können , sind solche Mutagene daher krebserregend , obwohl nicht alle notwendigerweise krebserregend sind. Alle Mutagene haben charakteristische Mutationssignaturen, wobei einige Chemikalien durch zelluläre Prozesse mutagen werden. Nicht alle Mutationen werden durch Mutagene verursacht: sogenannte „spontane Mutationen“ entstehen durch spontane Hydrolyse , Fehler inDNA - Replikation , Reparatur und Rekombination .

Entdeckung

Die ersten identifizierten Mutagene waren Karzinogene , Stoffe, die nachweislich mit Krebs in Verbindung gebracht werden . Tumoren wurden mehr als 2.000 Jahre vor der Entdeckung von Chromosomen und DNA beschrieben ; im Jahr 500 v. Chr. nannte der griechische Arzt Hippokrates Tumore, die einer Krabbe ähneln, karkinos (von dem das Wort "Krebs" über das Lateinische abgeleitet wird), was Krabbe bedeutet. Im Jahr 1567 schlug der Schweizer Arzt Paracelsus vor, dass eine nicht identifizierte Substanz in gefördertem Erz ( in der Neuzeit als Radongas identifiziert ) eine ausschweifende Krankheit bei Bergleuten verursachte, und in England stellte John Hill 1761 den ersten direkten Zusammenhang zwischen Krebs und chemischen Substanzen her Beachten Sie, dass übermäßiger Gebrauch von Schnupftabak Nasenkrebs verursachen kann. Im Jahr 1775 Sir Percivall Pott schrieb ein Papier über die hohe Inzidenz von Skrotalkrebs in Schornsteinfeger , und schlug vor , Kamin Ruß als Ursache von Hodenkrebs. Im Jahr 1915 zeigten Yamagawa und Ichikawa, dass die wiederholte Anwendung von Kohlenteer auf Kaninchenohren bösartigen Krebs erzeugte. Anschließend wurde in den 1930er Jahren die krebserregende Komponente in Steinkohlenteer als polyaromatischer Kohlenwasserstoff (PAK), Benzo[a]pyren, identifiziert . Polyaromatische Kohlenwasserstoffe sind auch in Ruß enthalten, der über 150 Jahre zuvor als Krebserreger vermutet wurde.

Der Zusammenhang zwischen Strahlenbelastung und Krebs wurde bereits 1902 beobachtet, sechs Jahre nach der Entdeckung der Röntgenstrahlung durch Wilhelm Röntgen und der Radioaktivität durch Henri Becquerel . Georgii Nadson und German Filippov waren die ersten, die 1925 unter ionisierender Strahlung Pilzmutanten erzeugten . Die mutagene Eigenschaft von Mutagenen wurde erstmals 1927 nachgewiesen, als Hermann Müller entdeckte, dass Röntgenstrahlen genetische Mutationen in Fruchtfliegen verursachen können , die auch phänotypische Mutanten erzeugen können als beobachtbare Veränderungen der Chromosomen, sichtbar durch das Vorhandensein von vergrößerten "Polytän"-Chromosomen in den Speicheldrüsen der Fruchtfliege. Sein Mitarbeiter Edgar Altenburg demonstrierte 1928 auch die mutierende Wirkung von UV-Strahlung. Müller verwendete Röntgenstrahlen, um Drosophila- Mutanten zu erzeugen , die er in seinen genetischen Studien verwendete . Er fand auch heraus, dass Röntgenstrahlen nicht nur Gene in Fruchtfliegen mutieren , sondern auch Auswirkungen auf das Erbgut des Menschen haben. Ähnliche Arbeiten von Lewis Stadler zeigten auch die mutierende Wirkung von Röntgenstrahlen auf Gerste im Jahr 1928 und ultraviolette (UV) Strahlung auf Mais im Jahr 1936. Die Wirkung des Sonnenlichts war bereits im 19. Jahrhundert festgestellt worden, als ländliche Freilandarbeiter und Seeleute gefunden wurden anfälliger für Hautkrebs zu sein.

Chemische Mutagene wurden erst in den 1940er Jahren nachgewiesen, als Charlotte Auerbach und JM Robson herausfanden, dass Senfgas Mutationen bei Fruchtfliegen verursachen kann . Seitdem wurde eine große Anzahl chemischer Mutagene identifiziert, insbesondere nach der Entwicklung des Ames-Tests in den 1970er Jahren durch Bruce Ames , der nach Mutagenen sucht und eine vorläufige Identifizierung von Karzinogenen ermöglicht. Frühe Studien von Ames zeigten, dass etwa 90 % der bekannten Karzinogene im Ames-Test als mutagen identifiziert werden können (spätere Studien ergaben jedoch niedrigere Zahlen), und ~80 % der durch den Ames-Test identifizierten Mutagene können ebenfalls Karzinogene sein. Mutagene sind nicht unbedingt krebserregend und umgekehrt. Natriumazid zum Beispiel kann mutagen (und hochgiftig) sein, aber es hat sich nicht als krebserregend erwiesen.

Auswirkungen

Mutagene können die DNA verändern und sind daher genotoxisch . Sie können die Transkription und Replikation der DNA beeinträchtigen, was in schweren Fällen zum Zelltod führen kann. Das Mutagen erzeugt Mutationen in der DNA, und schädliche Mutationen können zu abweichenden, beeinträchtigten oder verlorenen Funktionen eines bestimmten Gens führen, und die Anhäufung von Mutationen kann zu Krebs führen. Mutagene können daher auch Karzinogene sein. Einige Mutagene üben ihre mutagene Wirkung jedoch durch ihre Metaboliten aus, und daher kann es von den Stoffwechselprozessen eines Organismus abhängen, ob solche Mutagene tatsächlich krebserregend werden, und eine Verbindung, die bei einem Organismus nachweislich mutagen ist, muss bei einem anderen nicht unbedingt krebserregend sein.

Verschiedene Mutagene wirken unterschiedlich auf die DNA. Starke Mutagene können zu Chromosomeninstabilität führen, die zu Chromosomenbrüchen und Neuanordnungen der Chromosomen wie Translokation , Deletion und Inversion führen . Solche Mutagene werden als Klastogene bezeichnet .

Mutagene können auch die DNA-Sequenz modifizieren; Die Veränderungen in den Nukleinsäuresequenzen , die durch Mutationen beinhalten die Substitution von Nucleotid - Basenpaaren und Insertionen und Deletionen von einem oder mehreren Nukleotiden in der DNA - Sequenzen. Obwohl einige dieser Mutationen tödlich sind oder schwere Krankheiten verursachen, haben viele nur geringfügige Auswirkungen, da sie nicht zu Veränderungen der Rückstände führen, die einen signifikanten Einfluss auf die Struktur und Funktion der Proteine ​​haben . Viele Mutationen sind stille Mutationen , die überhaupt keine sichtbaren Auswirkungen haben, entweder weil sie in nicht-kodierenden oder nicht-funktionellen Sequenzen vorkommen, oder sie ändern die Aminosäuresequenz aufgrund der Redundanz von Codons nicht .

Einige Mutagene können Aneuploidie verursachen und die Anzahl der Chromosomen in der Zelle verändern. Sie werden als Aneuploidogene bezeichnet.

Beim Ames-Test, bei dem die unterschiedlichen Konzentrationen der Chemikalie im Test verwendet werden, ist die erhaltene Dosis-Wirkungs-Kurve fast immer linear, was darauf hindeutet, dass es möglicherweise keinen Schwellenwert für die Mutagenese gibt. Ähnliche Ergebnisse werden auch in Studien mit Strahlen erhalten, die darauf hinweisen, dass es möglicherweise keinen sicheren Schwellenwert für Mutagene gibt. Das Modell ohne Schwellenwert ist jedoch umstritten, wobei einige Argumente für einen dosisratenabhängigen Schwellenwert für die Mutagenese sprechen. Einige haben vorgeschlagen, dass geringe Mengen einiger Mutagene die DNA-Reparaturprozesse stimulieren können und daher nicht unbedingt schädlich sind. Neuere Ansätze mit sensitiven analytischen Methoden haben gezeigt, dass es nichtlineare oder bilineare Dosisreaktionen für genotoxische Effekte geben kann und dass die Aktivierung von DNA-Reparaturwegen das Auftreten von Mutationen aufgrund einer niedrigen Mutagendosis verhindern kann.

Typen

Mutagene können physikalischen, chemischen oder biologischen Ursprungs sein. Sie können direkt auf die DNA einwirken, die DNA direkt schädigen und meistens zu Replikationsfehlern führen. Einige können jedoch auf den Replikationsmechanismus und die chromosomale Partition einwirken. Viele Mutagene sind selbst nicht mutagen, können aber durch zelluläre Prozesse, beispielsweise durch die Aktivität des Cytochrom-P450- Systems und anderer Oxygenasen wie Cyclooxygenase, mutagene Metaboliten bilden . Solche Mutagene werden Promutagene genannt .

Physikalische Mutagene

DNA-reaktive Chemikalien

Ein DNA-Addukt (in der Mitte) des mutagenen Metaboliten von Benzo[ a ]pyren aus Tabakrauch .

Eine große Anzahl von Chemikalien kann direkt mit der DNA interagieren. Viele wie PAKs, aromatische Amine, Benzol sind jedoch nicht unbedingt selbst mutagen, sondern produzieren durch Stoffwechselprozesse in Zellen mutagene Verbindungen.

  • Reaktive Sauerstoffspezies (ROS) – Dies können Superoxid , Hydroxylradikale und Wasserstoffperoxid sein , und eine große Anzahl dieser hochreaktiven Spezies wird durch normale zelluläre Prozesse erzeugt, zum Beispiel als Nebenprodukte des mitochondrialen Elektronentransports oder der Lipidperoxidation . Als Beispiel für letzteres zerfällt 15-Hydroperoxyicosatetraenocinsäure, ein Naturprodukt zellulärer Cyclooxygenasen und Lipoxygenasen, zu 4-Hydroxy-2( E )-nonenal, 4-Hydroperoxy-2( E )-nonenal, 4-oxo -2( E )-Nonenal und cis- 4,5-Epoxy-2( E )-decanal; diese bifunktionellen Elektophilen sind in Säugerzellen mutagen und können zur Entwicklung und/oder Progression von Krebs beim Menschen beitragen (siehe 15-Hydroxyicosatetraensäure ). Eine Reihe von Mutagenen kann auch diese ROS erzeugen. Diese ROS können zur Produktion vieler Basenaddukte sowie zu DNA-Strangbrüchen und Quervernetzungen führen.
  • Desaminierende Agenzien, zum Beispiel salpetrige Säure, die durch Umwandlung von Cytosin in Uracil Übergangsmutationen verursachen können .
  • Polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe (PAK) können, wenn sie zu Diolepoxiden aktiviert werden, an DNA binden und Addukte bilden.
  • Alkylierungsmittel wie Ethylnitrosoharnstoff . Die Verbindungen übertragen Methyl- oder Ethylgruppen auf Basen oder die Phosphatgruppen des Rückgrats. Guanin kann, wenn es alkyliert ist, mit Thymin fehlgepaart sein. Einige können DNA-Vernetzungen und Brüche verursachen. Nitrosamine sind eine wichtige Gruppe von Mutagenen, die in Tabak vorkommen und können auch in geräuchertem Fleisch und Fisch durch die Wechselwirkung von Aminen in Lebensmitteln mit als Konservierungsmitteln zugesetzten Nitriten gebildet werden. Andere Alkylierungsmittel umfassen Senfgas und Vinylchlorid .
  • Aromatische Amine und Amide werden seit 1895 mit der Karzinogenese in Verbindung gebracht, als der deutsche Arzt Ludwig Rehn bei Arbeitern in der deutschen Farbstoffindustrie für synthetische aromatische Amine eine hohe Inzidenz von Blasenkrebs beobachtete. 2-Acetylaminofluoren , das ursprünglich als Pestizid verwendet wurde, aber auch in gekochtem Fleisch vorkommt, kann Blasen-, Leber-, Ohr-, Darm-, Schilddrüsen- und Brustkrebs verursachen.
  • Alkaloide aus Pflanzen, beispielsweise aus Vinca- Arten, können durch Stoffwechselprozesse in das aktive Mutagen oder Karzinogen umgewandelt werden.
  • Brom und einige Verbindungen, die in ihrer chemischen Struktur Brom enthalten.
  • Natriumazid , ein Azidsalz , das in der organischen Synthese ein übliches Reagens und Bestandteil vieler Auto-Airbagsysteme ist
  • Psoralen in Kombination mit ultravioletter Strahlung verursacht eine DNA-Vernetzung und damit einen Chromosomenbruch.
  • Benzol , ein industrielles Lösungsmittel und Vorläufer bei der Herstellung von Arzneimitteln, Kunststoffen, synthetischem Gummi und Farbstoffen.

Basisanaloga

  • Basenanalogon , das während der Replikation DNA-Basen ersetzen und Übergangsmutationen verursachen kann. Einige Beispiele sind 5 Bromuracil und 2 Aminopurine

Interkalierende Agentien

Metalle

Viele Metalle wie Arsen , Cadmium , Chrom , Nickel und ihre Verbindungen können mutagen sein, sie können jedoch über verschiedene Mechanismen wirken. Arsen, Chrom, Eisen und Nickel können mit der Produktion von ROS in Verbindung gebracht werden, und einige davon können auch die Genauigkeit der DNA-Replikation verändern. Nickel kann auch mit DNA-Hypermethylierung und Histon- Deacetylierung in Verbindung gebracht werden, während einige Metalle wie Kobalt , Arsen, Nickel und Cadmium auch DNA-Reparaturprozesse wie DNA-Mismatch-Reparatur und Basen- und Nukleotidexzisionsreparatur beeinflussen können .

Biologische Mittel

  • Transposon , ein Abschnitt der DNA, der einer autonomen Fragmentverlagerung/-vermehrung unterliegt. Seine Insertion in die chromosomale DNA zerstört funktionelle Elemente der Gene.
  • Virus – Virus-DNA kann in das Genom eingefügt werden und die genetische Funktion stören. Infektiöse Erreger wurden bereits 1908 von Vilhelm Ellermann und Oluf Bang und 1911 von Peyton Rous , der das Rous-Sarkom-Virus entdeckte, als krebserregend vorgeschlagen .
  • Bakterien – Einige Bakterien wie Helicobacter pylori verursachen Entzündungen, bei denen oxidative Spezies produziert werden, die DNA-Schäden verursachen und die Effizienz von DNA-Reparatursystemen verringern, wodurch die Mutation erhöht wird.

Schutz

Obst und Gemüse sind reich an Antioxidantien.

Antioxidantien sind eine wichtige Gruppe von antikarzinogenen Verbindungen, die helfen können, ROS oder potenziell schädliche Chemikalien zu entfernen . Diese können natürlich in Obst und Gemüse gefunden werden . Beispiele für Antioxidantien sind Vitamin A und seine Carotinoid- Vorläufer, Vitamin C , Vitamin E , Polyphenole und verschiedene andere Verbindungen. β-Carotin ist die rot-orange gefärbte Verbindung, die in Gemüse wie Karotten und Tomaten vorkommt . Vitamin C kann einigen Krebsarten vorbeugen, indem es die Bildung mutagener N-Nitrosoverbindungen (Nitrosamin) hemmt . Flavonoide , wie EGCG in grünem Tee , haben sich ebenfalls als wirksame Antioxidantien erwiesen und können krebshemmende Eigenschaften haben. Epidemiologische Studien zeigen, dass eine an Obst und Gemüse reiche Ernährung mit einer geringeren Inzidenz einiger Krebsarten und einer längeren Lebenserwartung verbunden ist, jedoch wird die Wirksamkeit von antioxidativen Nahrungsergänzungsmitteln bei der Krebsprävention im Allgemeinen immer noch diskutiert.

Andere Chemikalien können die Mutagenese reduzieren oder Krebs durch andere Mechanismen verhindern, obwohl für einige der genaue Mechanismus ihrer schützenden Eigenschaft möglicherweise nicht sicher ist. Selen , das als Mikronährstoff in Gemüse vorkommt, ist Bestandteil wichtiger antioxidativer Enzyme wie der Glutathionperoxidase. Viele Phytonährstoffe können der Wirkung von Mutagenen entgegenwirken; zum Beispiel hat sich gezeigt, dass Sulforaphan in Gemüse wie Brokkoli vor Prostatakrebs schützt . Andere, die gegen Krebs wirksam sein können, sind Indol-3-Carbinol aus Kreuzblütlergemüse und Resveratrol aus Rotwein.

Eine wirksame Vorsichtsmaßnahme, die eine Person zu ihrem eigenen Schutz ergreifen kann, besteht darin, die Exposition gegenüber Mutagenen wie UV-Strahlung und Tabakrauch zu begrenzen. In Australien, wo Menschen mit blasser Haut oft starkem Sonnenlicht ausgesetzt sind, ist das Melanom die häufigste Krebserkrankung, die bei Menschen im Alter von 15 bis 44 Jahren diagnostiziert wird.

1981 ergab eine humanepidemiologische Analyse von Richard Doll und Richard Peto , dass Rauchen 30 % der Krebserkrankungen in den USA verursacht. Es wird auch angenommen, dass die Ernährung eine signifikante Anzahl von Krebserkrankungen verursacht, und es wurde geschätzt, dass etwa 32 % der Krebstodesfälle durch eine Änderung der Ernährung vermeidbar sind. In Lebensmitteln identifizierte Mutagene umfassen Mykotoxine aus Lebensmitteln, die mit Pilzwachstum kontaminiert sind, wie Aflatoxine, die in kontaminierten Erdnüssen und Mais vorhanden sein können; heterozyklische Amine, die beim Kochen bei hoher Temperatur in Fleisch erzeugt werden; PAK in verkohltem Fleisch und geräuchertem Fisch sowie in Ölen, Fetten, Brot und Getreide; und Nitrosamine, die aus Nitriten erzeugt werden, die als Lebensmittelkonservierungsmittel in gepökeltem Fleisch wie Speck verwendet werden ( Ascobat , das zu gepökeltem Fleisch hinzugefügt wird, reduziert jedoch die Nitrosaminbildung). Zu stark gebräunte stärkehaltige Lebensmittel wie Brot, Kekse und Kartoffeln können Acrylamid bilden , eine Chemikalie, die in Tierstudien nachweislich Krebs verursacht. Übermäßiger Alkoholkonsum wurde auch mit Krebs in Verbindung gebracht; die möglichen Mechanismen für seine Karzinogenität umfassen die Bildung des möglichen mutagenen Acetaldehyds und die Induktion des Cytochrom-P450- Systems, von dem bekannt ist, dass es mutagene Verbindungen aus Promutagenen produziert.

Bei bestimmten Mutagenen, wie gefährlichen Chemikalien und radioaktiven Materialien, sowie bei Infektionserregern, von denen bekannt ist, dass sie Krebs verursachen, sind staatliche Gesetze und Aufsichtsbehörden zu ihrer Kontrolle erforderlich.

Testsysteme

Viele verschiedene Systeme zum Nachweis von Mutagen wurden entwickelt. Tierische Systeme können den Stoffwechsel des Menschen genauer widerspiegeln, sind jedoch teuer und zeitaufwändig (kann etwa drei Jahre dauern) und werden daher nicht als erster Screening für Mutagenität oder Karzinogenität verwendet.

Bakterien

  • Ames-Test – Dies ist der am häufigsten verwendete Test, und in diesem Test werden Salmonella typhimurium- Stämme verwendet, denen die Histidin- Biosynthese fehlt. Der Test prüft auf Mutanten, die zum Wildtyp zurückkehren können. Es ist ein einfacher, kostengünstiger und bequemer Startscreen für Mutagene.
  • Resistenz gegen 8-Azaguanin in S. typhimurium – Ähnlich wie der Ames-Test, aber anstelle einer Rückmutation prüft er auf Vorwärtsmutation, die eine Resistenz gegen 8-Azaguanin in einem Histidin-revertanten Stamm verleiht.
  • Escherichia coli- Systeme – Sowohl das Vorwärts- als auch das Rückwärtsmutationserkennungssystem wurden für die Verwendung in E. coli modifiziert. Tryptophan- defiziente Mutante wird für die Rückwärtsmutation verwendet, während Galactose-Nutzwert oder -Resistenz gegenüber 5-Methyltryptophan für die Vorwärtsmutation verwendet werden kann.
  • DNA-ReparaturE. coli- und Bacillus subtilis- Stämme, denen die DNA-Reparatur fehlt, können verwendet werden, um Mutagene anhand ihrer Wirkung auf das Wachstum dieser Zellen durch DNA-Schäden nachzuweisen.

Hefe

Systeme, die dem Ames-Test ähnlich sind, wurden in Hefe entwickelt. Im Allgemeinen wird Saccharomyces cerevisiae verwendet. Diese Systeme können auf Vorwärts- und Rückwärtsmutationen sowie auf rekombinante Ereignisse prüfen.

Drosophila

Sex-Linked Recessive Lethal Test – Männer aus einem Stamm mit gelben Körpern werden in diesem Test verwendet. Das Gen für den Gelbkörper liegt auf dem X-Chromosom. Die Fruchtfliegen werden mit einer Testchemikalie gefüttert und die Nachkommen werden nach Geschlechtern getrennt. Die überlebenden Männchen werden mit den Weibchen derselben Generation gekreuzt, und wenn in der zweiten Generation keine Männchen mit gelben Körpern nachgewiesen werden, würde dies auf eine tödliche Mutation auf dem X-Chromosom hinweisen.

Pflanzentests

Pflanzen wie Zea mays , Arabidopsis thaliana und Tradescantia wurden in verschiedenen Testtests für die Mutagenität von Chemikalien verwendet.

Zellkultur-Assay

Säugetierzelllinien wie V79-Zellen des chinesischen Hamsters, Eierstockzellen des chinesischen Hamsters (CHO) oder Lymphomzellen der Maus können verwendet werden, um auf Mutagenese zu testen. Solche Systeme umfassen den HPRT- Test auf Resistenz gegen 8-Azaguanin oder 6-Thioguanin und den Ouabain- Resistenz-(OUA)-Test .

Primäre Hepatozyten von Ratten können auch verwendet werden, um die DNA-Reparatur nach DNA-Schädigung zu messen. Mutagene können eine ungeplante DNA-Synthese stimulieren, die nach Exposition gegenüber Mutagenen zu mehr gefärbtem Kernmaterial in Zellen führt.

Chromosomen-Check-Systeme

Diese Systeme prüfen auf groß angelegte Veränderungen der Chromosomen und können mit Zellkulturen oder in Tierversuchen verwendet werden. Die Chromosomen werden gefärbt und auf Veränderungen beobachtet. Schwesterchromatidaustausch ist ein symmetrischer Austausch von Chromosomenmaterial zwischen Schwesterchromatiden und kann mit dem mutagenen oder karzinogenen Potenzial einer Chemikalie korreliert werden. Beim Mikronukleus-Test werden Zellen auf Mikronuklei untersucht, bei denen es sich um Fragmente oder Chromosomen handelt, die bei der Anaphase zurückbleiben, und ist daher ein Test auf klastogene Stoffe, die zu Chromosomenbrüchen führen. Andere Tests können auf verschiedene Chromosomenaberrationen wie Chromatid- und Chromosomenlücken und -deletionen, Translokationen und Ploidie prüfen.

Tierversuchssysteme

Nagetiere werden normalerweise in Tierversuchen verwendet . Die zu testenden Chemikalien werden in der Regel über die Nahrung und das Trinkwasser verabreicht, manchmal aber auch durch dermale Applikation, per Schlundsonde oder Inhalation und bei Nagetieren über den größten Teil der Lebenszeit. Bei Tests zur Überprüfung auf Karzinogene wird zuerst die maximal verträgliche Dosis bestimmt, dann werden etwa 50 Tieren während der rechnerischen Lebensdauer des Tieres von zwei Jahren verschiedene Dosen verabreicht. Nach dem Tod werden die Tiere auf Anzeichen von Tumoren untersucht. Unterschiede im Metabolismus zwischen Ratte und Mensch bedeuten jedoch, dass der Mensch möglicherweise nicht genau gleich auf Mutagen anspricht, und die Dosierungen, die im Tierversuch Tumore erzeugen, können auch für einen Menschen unangemessen hoch sein, dh die äquivalente Menge, die erforderlich ist, um beim Menschen Tumore zu erzeugen kann weit über das hinausgehen, was einer Person im wirklichen Leben begegnen könnte.

Mäuse mit rezessiven Mutationen für einen sichtbaren Phänotyp können auch verwendet werden, um auf Mutagene zu überprüfen. Weibchen mit rezessiver Mutation, die mit Wildtyp-Männchen gekreuzt wurden, würden den gleichen Phänotyp wie der Wildtyp ergeben, und jede beobachtbare Veränderung des Phänotyps würde anzeigen, dass eine durch das Mutagen induzierte Mutation aufgetreten ist.

Mäuse können auch für dominant letale Assays verwendet werden, bei denen frühe embryonale Todesfälle überwacht werden. Männliche Mäuse werden mit zu testenden Chemikalien behandelt, mit Weibchen gepaart, und die Weibchen werden dann vor der Geburt getötet und der frühe fötale Tod wird in den Uterushörnern gezählt .

Ein transgener Maus- Assay unter Verwendung eines mit einem viralen Shuttle-Vektor infizierten Mausstammsist ein weiteres Verfahren zum Testen von Mutagenen. Die Tiere werden zuerst mit mutagenem Verdacht behandelt, dann wird die Maus-DNA isoliert und das Phagensegment gewonnen und zur Infektion von E. coli verwendet . Bei einer ähnlichen Methode wie beim Blau-Weiß-Screen sind die Plaques, die mit DNA mit Mutation gebildet wurden, weiß, während diejenigen ohne blau sind.

In der Krebstherapie

Viele Mutagene sind für proliferierende Zellen hochgiftig und werden oft verwendet, um Krebszellen zu zerstören. Alkylierende Mittel wie Cyclophosphamid und Cisplatin sowie interkalierende Mittel wie Daunorubicin und Doxorubicin können in der Chemotherapie verwendet werden . Aufgrund ihrer Wirkung auf andere Zellen, die sich ebenfalls schnell teilen, können sie jedoch Nebenwirkungen wie Haarausfall und Übelkeit haben. Die Erforschung gezielterer Therapien kann solche Nebenwirkungen reduzieren. Ionisierende Strahlungen in verwendet Strahlentherapie .

In der Fiktion

In der Science-Fiction werden Mutagene oft als Substanzen dargestellt, die in der Lage sind, die Form des Empfängers vollständig zu verändern oder ihm Superkräfte zu verleihen. Leistungsstarke Strahlungen sind die Agenten der Mutation für die Superhelden in Marvel Comics ‚s Fantastic Four , Daredevil und Hulk , während in der Teenage Mutant Ninja Turtles Franchise das Mutagen ein chemisches Mittel ist auch‚sickern‘genannt, und für Inhumans das Mutagen ist die Terrigen Nebel . Mutagene sind auch in Videospielen wie Cyberia , The Witcher , Metroid Prime: Trilogy , Resistance: Fall of Man , Resident Evil , In Famous , Freedom Force , Command & Conquer , Gears of War 3 , StarCraft , BioShock , Fallout , Underrail enthalten . und Maneater . In den "Atommonster"-Filmen der 1950er Jahre mutiert die Nuklearstrahlung Menschen und gewöhnliche Insekten oft zu enormer Größe und Aggression; Zu diesen Filmen gehören Godzilla , Them! , Angriff der 50-Fuß-Frau , Tarantel! und Der erstaunliche kolossale Mann .

Verweise