ENU

ENU
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ENU
Skeletal formula of ENU
ENU Ball and Stick.png
이름
선호 IUPAC 이름
N-에틸-N-니트로수레아
기타 이름
식별자
3D 모델(JSmol)
약어 ENU[citation needed]
1761174
체비
켐벨
켐스파이더
ECHA InfoCard 100.010.975 Edit this at Wikidata
EC 번호
  • 212-072-2
케그
펍켐 CID
RTECS 번호
  • YT31500
유니
UN 번호 2811
  • InChi=1S/C3H7N3O2/c1-2-6(5-8)3(4)7/h2H2,1H3,(H2,4, checkY7)
    키: FUSGACRLAFQQRL-UHFFFAOYSA-N checkY
  • CCN(N=O)C(N)=O
특성.
C3H7N3O2
어금질량 117.107 g·message−1
로그 P 0.208
증기압 0.00244 kPa @ 25˚C[1]
산도(pKa) 12.317
기본성(pKb) 1.680
흡광도 ε398 = 11.86 mM−1 cm−1[2]
위험
GHS 라벨 표시:
GHS06: Toxic GHS08: Health hazard
위험
H301, H312, H332, H350, H360
P280, P308+P313
치사량 또는 농도(LD, LC):
300mg kg−1(도덕, 랫드)
관련 화합물
관련 요소
관련 화합물
달리 명시된 경우를 제외하고, 표준 상태(25°C [77°F], 100 kPa)의 재료에 대한 데이터가 제공된다.
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N-에틸-N-니트로수레아(화학식 CHNO3732)라고도 알려진 ENU는 강력한 돌연변이 물질이다.쥐의 주어진 유전자에 대해 ENU는 700 loci마다 1개의 새로운 돌연변이를 유도할 수 있다.그것은 또한 많은 용량에서 독성이 있다.

이 화학물질은 알킬링제로서, ENU의 에틸 그룹을 핵산의 뉴클레오바제(대개 티민)에 전달함으로써 작용한다.그것의 주요 대상은 성숙한 정자가 파생되는 정조세포다.

돌연변이 물질로서의 ENU 발견 배경

빌 러셀(1951)은 방사선과 화학물질과 같은 돌연변이를 검사하기 위해 유전자 화면에 사용된 T(테스트) 주식인 특별히 설계된 쥐 변종을 만들어 쥐 유전학 분야의 랜드마크를 만들었다.T-stock 생쥐는 쉽게 알아볼 수 있는 특징에 영향을 미치는 7개의 열성적이고 실행 가능한 돌연변이를 가지고 있다.오크리지 국립 연구소에서 러셀의 초기 목표는 방사선에 의해 유도된 세균 라인의 유전자 돌연변이의 비율을 결정하는 것이었다.따라서 그는 로키 세트가 방사선으로 얼마나 자주 변이될 수 있는지를 정의하기 위해 T-stock 마우스를 사용하기로 결정했다.T-stock 생쥐의 돌연변이는 열성적이기 때문에 자손은 야생형 표현형을 갖게 될 것이다(변종 돌연변이 [예:s/s 돌연변이 수컷]을 야생형 암컷 [+/+]으로 건너간 결과).따라서 7개 로키 중 하나에서 방사선에 의해 유도된 돌연변이를 운반하는 모든 유전체는 1세대 자체에서 돌연변이 표현형을 나타낼 것이다.이 접근법, 특정 위치 시험(SLT)은 러셀이 광범위한 특정 돌연변이를 연구하고 방사선에 의해 유도된 돌연변이 비율을 계산할 수 있도록 했다.[3]

러셀 외 연구진은 SLT에 대한 방사선 효과 연구 외에도 프로카르바진, SLT에 대한 에틸니트로수레아 등의 화학 돌연변이 효과 연구에도 관심이 많았다.당시 프로카르바진은 X선의 3분의 1의 비율로 SLT에서 유의미한 정조세포 돌연변이를 일으키는 것으로 알려진 가장 강력한 화학 돌연변이 물질이었다.러셀의 초기 디에틸니트로소아민(DEN)을 이용한 드로소필라에 대한 돌연변이 유발 작용은 그들이 SLT에 DEN을 사용하도록 유발했다.그러나 DEN은 돌연변이 유발성을 갖기 위해서는 효소적으로 알킬링제로 전환되어야 하며 아마도 이 효소 활성화가 포유류에서는 충분하지 않았을 것이다.이것은 DEN이 제공한 생쥐의 극도로 낮은 돌연변이 비율에 의해 설명될 수 있다.이 문제를 극복하기 위해 신진 돌연변이 물질인 N-ethyl N-nitrosourea(ENU)는 대사할 필요가 없는 알킬링제로서 Ekkehart Vegel이 Russell 외 연구소에 사용하는 것이 제안되었다.ENU(250mg/kg) 유도 생쥐는 10주 동안 불임 기간을 겪었다.회복 후 수컷 90마리를 T-stock 암컷에게 넘겼고, 새끼 7584마리를 얻었다.[3]그들의 결과에 따르면 ENU 250mg/kg의 선량은 600R(1R = 2.6 x10^-4 쿨롬/kg)의 급성 X-방사선으로 얻은 것보다 5배 높은 돌연변이율을 생성할 수 있었다.이 역시 프로카르바진(600mg/kg)으로 얻은 것보다 15배 높았다.[4]

초기 불임 기간 문제를 극복하기 위해 러셀 그룹은 ENU를 1회 대량 투여하는 대신, 주간 일정에 따라 분할 투여량(100mg/kg)[5]이 총 더 높은 선량(300~400mg/kg)[5]을 허용한다는 것을 보여주었다.이를 통해 X선의 12배, 프로카르바진 36배, 자발적 돌연변이의 200배 이상으로 돌연변이 주파수가 개선됐다.7개 로키 전체에 걸쳐 돌연변이 비율이 평균화되었을 때, ENU는 700개 게이메트당 1개씩의 주파수로 돌연변이를 유도하는 것을 발견했다.[3]

ENU 돌연변이 유발 요인의 특성 및 장점 요약

  1. ENU는 알킬링제로서 A->T 베이스 트랜스버스와 AT->GC 전환도 선호한다.[6]그러나 그것은 또한 GC->AT 전환을 유발하는 것으로 보인다.[7]
  2. 원하는 표현형태를 지도화함으로써 연구자가 표현형을 담당하는 단일 후보 유전자를 식별할 수 있다는 점을 암시하는 점 변이를 유도하는 것으로 알려져 있다.[8]
  3. 포인트 변이는 약 1-2Mb 간격으로 발생하며 대략 700개 게이머당 1개의 비율로 발생한다.[3]
  4. ENU는 정조세포의 대상이다.[6]
그림 1: ENU 돌연변이 유발 화면 개요

ENU - 돌연변이 발생 화면의 유전적 도구:개요

러셀 외 연구진이 ENU를 가장 강력한 돌연변이 물질로 발견한 이후부터.그것은 관심의 표현형을 식별하고 연구할 수 있는 전방(문자형 기반) 유전자 화면에 사용되어 왔다.그림 1과 같이, 수컷 생쥐를 ENU로 돌연변이를 일으키는 것으로부터 선별 과정이 시작된다. 이는 유전체의 체계적인 표현형 분석이 뒤따른다.그 자손은 행동, 생리학적 또는 이형학적 변화에 대해 평가된다.비정상적인 표현형이 확인된다.후보 유전자의 식별은 관심의 표현형을 가진 돌연변이 생쥐의 위치 복제에 의해 이루어진다.

그림 2: 화면 유형

화면 유형

ENU는 연구자의 관심사에 맞는 다양한 유전자 화면을 설계해 유전적 도구로 활용된다.평가 대상 지역에 따라 전방 유전자 화면은 그림 2와 같이 다음과 같이 분류할 수 있다.[8]

  1. 지역별 화면: 연구는 관심 지역 연구에 도움이 되는 알레르기를 발생시킴으로써 표현형의 경사를 얻기 위해 특별히 고안되었다.
  2. 게놈 전체 화면:이것들은 단순한 우성 또는 열성 스크린이며 종종 특정한 유전적, 생화학적 경로를 이해하는 데 유용하다.

지역별 화면

지역별로 다음과 같이 분류할 수 있다.

그림 3: 비완성 화면비완성화 화면에서 ENU 유도 수컷은 관심 유전자(A)의 돌연변이 알레르(a)를 지닌 암컷과 교차한다.만약 돌연변이가 지배적이면 모든 세대에 존재할 것이다.그러나 돌연변이가 열성적이거나 G1 자손이 생존할 수 없는 경우에는 다른 전략을 사용하여 돌연변이를 식별한다.ENU를 치료한 수컷은 야생 타입의 암컷과 교차한다.G1 개인들의 풀에서, 이질성 수컷은 돌연변이 알레(a)를 지닌 암컷에게 건너간다.G2 자손이 불임이거나 생존이 불가능한 경우 G1 수컷에게서 다시 회복할 수 있다.

완성되지 않은 화면

보완은 서로 다른 유전자에 열성 돌연변이를 가진 유기체가 교차할 때 야생형 표현형의 생성을 가능하게 하는 현상이다.[8]따라서 유기체가 유전자의 기능적 복사본 하나를 가지고 있다면, 이 기능적 복사본은 돌연변이나 잃어버린 유전자의 복제본을 보완할 수 있다.이와는 대조적으로, 유전자의 두 복사본이 모두 변이되거나 손실되면, 이는 비완성화(그림 3)를 야기하여 표현형의 발현으로 이어질 것이다.

중복현상은 다수의 유전자가 특정 유전자의 손실을 보상할 수 있는 경우가 많다는 것을 설명한다.그러나 동일한 생물학적 과정이나 경로에 관련된 두 개 이상의 유전자가 상실되면 이는 비알렐릭 비완성으로 이어진다.비완성화 화면에서 ENU 유도 수컷은 관심 유전자(A)의 돌연변이 알레르(a)를 지닌 암컷과 교차한다.만약 돌연변이가 지배적이면 모든 세대에 존재할 것이다.그러나 돌연변이가 열성적이거나 G1 자손이 생존할 수 없는 경우에는 다른 전략을 사용하여 돌연변이를 식별한다.ENU를 치료한 수컷은 야생 타입의 암컷과 교차한다.G1 개인들의 풀에서, 이질성 수컷은 돌연변이 알레르기를 가진 암컷에게 건너간다(a).만약2 G 자손이 불임이거나 생존할 수 없다면 G1 수컷에게서 다시 회복될 수 있다.

그림 4: 삭제 화면이 화면에서 ENU 처리된 수컷은 관심 영역을 삭제하기 위해 암컷 동란자로 교차된다.G1 자손은 ENU 유도 돌연변이를 위한 복합 이질화합물이다.또한 삭제된 부위의 유전자와 관련하여 haploid이기 때문에 ENU에 의한 돌연변이에 의한 기능 상실이나 기능 이득이 지배적으로 표현된다.따라서 삭제 화면은 G1 생성 자체의 돌연변이 확인으로 인해 다른 열성 화면보다 이점이 있다.

삭제화면

염색체의 삭제는 자발적이거나 유도될 수 있다.이 화면에서 ENU 처리된 수컷은 관심 영역을 삭제하기 위해 암컷 동란자로 교차된다.G1 자손은 ENU 유도 돌연변이를 위한 복합 이질체다(그림 4).또한 삭제된 부위의 유전자와 관련하여 haploid이기 때문에 ENU에 의한 돌연변이에 의한 기능 상실이나 기능 이득이 지배적으로 표현된다.따라서 삭제 화면은 G 발생1 자체의 돌연변이 확인으로 인해 다른 열성 화면보다 이점이 있다.

린치크 등은 삭제화면과 보완분석을 실시했으며, 알비노(Tyr) 유전자와 분홍눈 희석(p) 유전자를 둘러싼 영역인 7번 염색체에서 7개의 보완군으로 분류된 11개의 독립적 열성 로키를 분리할 수 있었다.[8]

그림 5: 밸런서 화면
  • c. 밸런서 화면

균형자 영역을 가진 염색체를 균형자 염색체라고 부른다.균형자는 감수분열 시 동질 염색체 사이의 재조합을 방지하는 영역이다.이것은 반전된 지역이나 일련의 역전이 존재하기 때문에 가능하다.균형자 염색체는 주로 드로필라 멜라노가스터 유전학 연구에 사용되었다.모니카 저스티스 외(2009) 알란 브래들리 등이 생쥐 11번 염색체에 구성한 균형자 염색체를 사용하여 균형자 화면을 효율적으로 수행했다.이 화면에서 ENU에 의해 유도된 수컷은 균형자 염색체에 대해 여성 이질체와 교차한다.[8]균형자 염색체를 운반하는 쥐는 노란색 귀와 꼬리를 가지고 있다.G1 이형체들은 (그림 5) 렉스 돌연변이(그림 5의 Rex)를 옮기는 암컷과 교차되는데, 이것은 곱슬곱슬한 코트를 혼동한다.G에서2 균형자용 호모지고는 생존할 수 없으며 복구되지 않는다.렉스 돌연변이 트랜스를 밸런서나 ENU 유도 돌연변이로 운반하는 생쥐는 곱슬곱슬한 코트를 가지고 있어 폐기된다.ENU 돌연변이 + 렉스 돌연변이 생쥐는 다음 번 번식 단계에서 두 염색체 사이의 재조합을 방지하기 위해 폐기되는데, 이는 동질 돌연변이를 발생시키고 있다.균형자 및 ENU 유도 돌연변이를 위한 복합 이형체인 생쥐는 형제자매로 G에서3 ENU 유도 돌연변이를 위한 동형질체를 얻는다.

게놈전역스크린

게놈 전체 화면은 여러 유전적, 생화학적 경로가 관련될 수 있는 유전적 질병을 연구하는 데 가장 유용한 경우가 많다.따라서 이 접근법을 통해 표현형과 연관된 후보 유전자 또는 게놈 전체의 영역을 식별할 수 있다.

그림 6: 일반 화면
  • a. 재래식 화면

이러한 화면은 단순한 우성 및 열성적 표현형을 식별하도록 설계할 수 있다(그림 6).따라서 ENU에 의해 유도된 G0 수컷은 야생 타입의 암컷과 교차한다.G1 자손은 지배적인 돌연변이를 식별하기 위해 선별될 수 있다.그러나 돌연변이가 열성인 경우, 돌연변이에 대한 G 개인은3 다음과 같은 두 가지 방법으로1 G 수컷으로부터 회복될 수 있다.

  • A] G1 수컷은 야생형 암컷과 교차하여 G 자손의2 풀을 생성한다.G3 개인은 G남자를1 G딸로2 건너가면 얻을 수 있다.이것은 G남자를1 많이 닮은3 G개인의 비율을 산출할 것이다.
  • B] G1 수컷은 야생형 암컷에게 건너가 G동물2 풀을 얻는데, 이 풀은 형제자매가 짝을 지어 G의3 자손들을 얻는다.이 접근법은 G 자손에게3 다양한 돌연변이를 발생시킨다.

전 세계의 많은 조직들이 ENU를 사용하여 게놈 폭의 돌연변이 유발 스크린을 수행하고 있다. 그 중에는 독일 뮌헨 소재 독일 환경보건연구센터(GSF)의 실험유전학연구소가 포함되어 있다.The Jackson Laboratory, Maine, USA; the Australian Phenomics Facility at the Australian National University, Canberra, Australia; the Department of Neurobiology and Physiology at Northwestern University, Illinois, USA; the Oak Ridge National Laboratory, Tennessee, USA; the Medical Research Council (MRC) Harwell, Oxfordshire, United Kingdom; the De미국 캘리포니아 주 스크립스 연구소의 유전학 부분, 미국 텍사스 주 베일러 의과대학의 생쥐 무타게네시스 개발 결함 센터 등.[6]

그림 7: 수정자 화면수식어 화면에서는 표현형이 미리 존재하는 유기체가 선택된다.따라서 화면은 기존의 관심 표현형식이 강화되거나 억제되는 돌연변이를 분리하도록 설계된다.
  • b. 수정자 화면

강화제나 억제제와 같은 수식어는 유전자의 기능을 바꿀 수 있다.수식어 화면에서는 표현형이 미리 존재하는 유기체가 선택된다.따라서 돌연변이 물질(ENU)에 의해 야기된 모든 돌연변이는 그들의 맹목적 활동이나 억압적인 활동에 대해 평가될 수 있다.[8]지배적 돌연변이와 열성 돌연변이에 대한 선별은 기존의 게놈 범위 화면과 유사한 방식으로 수행된다(그림 7).드로소필라에는 수많은 수식어 화면이 수행되었다.최근 알리가 등은 ENU 유도 마우스를 사용해 노치 신호 경로의 수식어를 식별하는 지배적인 수식어 화면을 수행했다.[9]델타 1은 노치 수용체용 리간드다.델타 1(Dll1lacZ/lacZ)의 동질성 기능 상실은 발생학적으로 치명적이다.ENU 처리된 생쥐는 Dll1lacZ 이질화합물로 건너갔다.G에서1 35개의 돌연변이 라인이 생성되었고 그 중 7개는 노치 신호 경로의 수식어를 드러냈다.

감작 스크린

여러 유전자가 관련된 유전질환의 경우 여러 유전자의 돌연변이가 질병의 진행에 기여한다.그러나 이 유전자들 중 하나에서 돌연변이는 어떤 표현형에도 크게 기여하지 않을 수 있다.이러한 "확산유전자"는 감작화면을 사용하여 식별할 수 있다.[10]이러한 유형의 화면에서는 유전적 또는 환경적 배경을 수정하여 이러한 변화에 마우스를 민감하게 만든다.그 성향 유전자는 변형된 유전적 배경이나 환경적 배경에서 풀 수 있다는 생각이다.린치크 등은 당뇨병성 신혈증을 유발하는 생쥐 돌연변이를 감각적으로 스크린으로 연출했다.쥐는 제1형 당뇨병의 감각화된 배경에 ENU로 치료되었다.이 당뇨병 쥐들은 인슐린-2 유전자(Ins2Akita)에서 아키타 돌연변이가 지배적이었다.이 쥐들은 비당파자 오프스프링에서 관찰되지 않은 표현형인 알부미니루리아를 개발했다.[11]

안정성

일반적으로 ENU는 상당히 불안정하여 EMS와 같이 적당히 안정된 돌연변이에 비해 실험용 돌연변이를 사용할 때 불활성화가 용이하다. 순수 결정성 ENU는 빛과 습기에 민감하므로 춥고 건조한 조건에서 보관해야 하며, 필요할 때 용액으로 새로 준비해야 한다.[1]수용액에서 ENU는 기본 pH에서 급격히 저하되며, 프로토콜은 24시간 동안 동일한 부피 0.1M KOH의 ENU 솔루션을 비활성화할 것을 요구하고, 주변 광 노출이 있든 없든 보완할 것을 요구한다.[2]

참고 항목

참조

  1. ^ a b c "N-Nitroso-N-ethylurea" (PDF). Report on Carcinogens, Fourteenth Edition. NIEHS. Retrieved 10 August 2021.
  2. ^ a b Salinger, Andrew P.; Justice, Monica J. (2008). "Mouse Mutagenesis Using N-Ethyl-N-Nitrosourea (ENU): Figure 1". Cold Spring Harbor Protocols. Cold Spring Harbor Laboratory. 2008 (4): pdb.prot4985. doi:10.1101/pdb.prot4985. ISSN 1940-3402.
  3. ^ a b c d 데이비스, A.P. 대법관 M.J. 오크 리지 유산:특정 위치 테스트와 그것은 쥐 돌연변이 유발에서 역할을 한다.유전학 148,7-12 (1998년)
  4. ^ 러셀 W.L, 켈리 E.M, 훈시커 P.R., 뱅햄 J.W, 마덕스 SC, Phipps E.L. Specific-locus 테스트는 생쥐에서 에틸니트로수레아가 가장 강력한 돌연변이 물질임을 보여준다.프로크. 나틀 아카드. 공상과학.USA 11, 5818-5819 (1979년)
  5. ^ a b 히토쓰마치 S, 카펜터 D.A., 러셀 W.L. 선량-반복 마우스 정자세포에서 N-에틸-N-니트로수레아의 돌연변이 유발 효과 증가프로크. 나틀 아카드. 공상과학.USA 82, 6619-6621(1985)
  6. ^ a b c 놀란, P, 후길, A&콕스, RD, 2002, 페이지 278-89
  7. ^ Coghill, EL 등, 2002, 페이지 255-6
  8. ^ a b c d e f Kile, BT & Hilton, DJ 2005, 페이지 557-67
  9. ^ 루비오 알리아가, I. et.al.마우스에서 델타1 종속 노치 신호 함수의 수정자를 위한 유전자 화면.유전학 175, 1451-1463(2007)
  10. ^ 코데스, S.P. N-ethyl-N-nitrosourea mutatagenesis: 쥐 돌연변이 급행열차에 탑승.Microbiol Mol Biol Rev 69, 426-439(2005)
  11. ^ 체크네바, E.E. 외 연구진N-ethyl-N-n-nitrosourea-mutagenized mousea의 감각화된 화면은 당뇨병성 신혈증을 유발하는 지배적인 돌연변이를 식별한다.J Am Soc Nephrol 18, 103-112 (2007)

외부 링크