Введение
Этилометансульфонат (ЭМС) – это органосерное соединение с формулой CH3SO3C2H5. Он является этиловым эфиром метансульфоновой кислоты. Бесцветная жидкость, классифицируется как алкилирующий агент. ЭМС является наиболее часто используемым химическим мутагеном в экспериментальной генетике. Мутации, индуцированные воздействием ЭМС, могут быть изучены в генетических скринингах или других тестах.
Использование в биологических исследованиях
EMS вызывает случайные мутации в генетическом материале посредством замещения нуклеотидов, особенно переходов G:C в A:T, индуцированных алкилированием гуанина. EMS обычно вызывает только точечные мутации. Благодаря своей эффективности и хорошо изученному спектру мутаций, EMS может индуцировать мутации с частотой от 5x10−4 до 5x10−2 на ген без значительной гибели клеток. Частота мутаций 5x10−4 на ген, наблюдаемая в типичном эксперименте мутагенеза EMS на модельном организме *C. elegans*, соответствует исходной частоте мутаций примерно 7x10−6 мутаций на пару G/C, или около 250 мутаций в исходно мутагенезированной гамете (содержащей около 100 Мбт, 36% GC-содержащего гаплоидного генома). В такой мутагенезированной гамете будет около 9 различных мутаций, приводящих к потере функции генов, при этом 1–2 из этих мутаций будут находиться в эссенциальных генах и, следовательно, будут летальными. Однако, поскольку маловероятно, что один и тот же эссенциальный ген будет мутирован в независимых гаметах, и если потеря эссенциального гена не приведет к гибели самой гаметы, последующее слияние гамет часто позволяет выжить образовавшейся зиготе и организму, поскольку теперь гетерозиготный нефункциональный мутировавший аллель может быть компенсирован аллелем дикого типа, предоставленным другой гаметой.
EMS can induce mutations at a rate of 5x10−4 to 5x10−2 per gene without substantial killing. A 5x10−4 per gene mutation rate observed in a typical EMS mutagenesis experiment of the model organism C. elegans, corresponds to a raw mutation rate of ~7x10−6 mutations per G/C base pair, or about 250 mutations within an originally mutagenized gamete (containing a ~100 Mbp, 36% GC haploid genome). Such a mutagenized gamete would have about 9 different loss of function mutations in genes, with 1 to 2 of these mutations being within essential genes and therefore lethal. However, since it is unlikely the same essential gene is mutated in independent gametes, and if loss of the essential gene did not kill the gamete itself, downstream gamete fusion often allows for survival of the resulting zygote and organism, as the now heterozygous non functional mutated allele may be rescued by the still wildtype allele provided by the other gamete.
Ремонт мутагенных поражений
O6-этилгуанин может быть восстановлен in vivo стехиометрически, взаимодействуя с цистеином активного центра белка O6-метилгуанин-ДНК метилтрансферазы, участвующего в репарации. Сообщалось, что период полувыведения O6-этилгуанина in vivo составляет около 9 дней в мозге мыши и около 1 дня в печени мыши.
Индукция рекомбинации
EMS индуцирует митотическую рекомбинацию в Saccharomyces cerevisiae. Предполагалось, что повреждение ДНК, вызванное EMS, может приводить к процессу репарации, сопровождающемуся генетическим обменом. Это указывает на то, что процесс рекомбинации, катализируемый белками, кодируемыми этими шестью генами, используется для восстановления летальных повреждений ДНК, вызванных EMS. Следовательно, EMS необходимо подвергнуть специфическому разложению перед утилизацией. Протоколы предписывают разложение EMS в равном объеме 0,1 М NaOH и 20% (м/в) раствора тиосульфата натрия – "раствора инактивации" – в течение не менее шести периодов полураспада (>24 часа). Период полураспада EMS в 1 М NaOH составляет 6 часов при комнатной температуре, а в 10% (м/в) растворе тиосульфата натрия – 1,4 часа.
Безопасность
ЭМС мутагенен, тератогенен и канцерогенен.