Los efectos citotóxicos de los agentes alquilantes se ven fuertemente atenuados por los procesos celulares de reparación del ADN, lo que exige una comprensión clara de los mecanismos de reparación. Los agentes metilantes simples forman aductos en los átomos N- y O-. Las N-metilaciones se eliminan mediante la reparación por escisión de bases, los homólogos de AlkB o la reparación por escisión de nucleótidos (NER). La O6-metilguanina (MeG), que puede llegar a ser citotóxica y mutagénica, es reparada por la O6-metilguanina-ADN metiltransferasa, y los errores de emparejamiento O6MeG:T son reconocidos por el sistema de reparación de errores de emparejamiento (MMR). El MMR no puede reparar los emparejamientos erróneos O6MeG/T, que acaban provocando roturas de doble cadena. Los agentes alquilantes bifuncionales forman enlaces cruzados entre cadenas (ICL) que son más complejos y altamente citotóxicos. Los ICL se reparan mediante complejos de factores NER (por ejemplo, la endnucleasa xeroderma pigmentosum grupo de complementación F-reparación por escisión cruzada de la deficiencia de reparación de roedores grupo de complementación 1), la reparación de la anemia de Fanconi y la recombinación homóloga. Por lo tanto, una comprensión detallada de cómo las células hacen frente al daño del ADN causado por los agentes alquilantes es potencialmente útil en medicina clínica.
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