INHIBITORY

TRANSKRYPCJI

Inhibitory transkrypcji

Interkalujące między
nićmi DNA

Inhibitory polimerazy
RNA

Antymetabolity

puryn i

pirymidyn

Interkalujące między nićmi DNA

Aktynomycyna D

Aktynomycyna D wiąże się preferencyjnie i

najsilniej z DNA w miejscach o sekwencji 5`-GpC-
3`. Może się jednak wiązać również do miejsc o
innych sekwencjach zawierających guaninę bądź
nie zawierających jej wcale, zazwyczaj z mniejszym
powinowactwem. Uważa się, iż antybiotyk
rozpoznaje najpierw geometrię małego rowka, a
następnie wędruje wzdłuż łańcucha w poszukiwaniu
miejsca zawierającego sekwencję GpC.

Działanie:

- Hamowanie syntezy RNA zarówno u Procariota

jak i Eucariota. Dotyczy wszystkich jego
postaci i zachodzi przede wszystkim na etapie
elongacji.

Zastosowanie kliniczne:

- Aktynomycyna znalazła zastosowanie głównie w

terapii nowotworowej.

- Ze względu na dużą toksyczność nie używa się

jej w leczeniu chorób zakaźnych.

Antybiotyki antracyklinowe

Antracykliny modyfikują strukturę DNA poprzez

kompleksy interkalacyjne, wiązania kowalencyjne,
ale także przez wprowadzenie zmian w strukturze
zasad azotowych. Miejscem oddziaływania z DNA są
sekwencje 5`-GC-3`, 5`-CG-3`. Proces interkalacji
polega na „wejściu” płaskiego układu
aromatycznego cząsteczki antracykliny między pary
zasad DNA z aminocukrem położonym w mniejszym
rowku DNA. Wykazano, że interkalacja powoduje
wydłużenie heliksu DNA oraz zmniejszenie jego
elastyczności.

Działanie:

- Hamowanie polimerazy DNA

- Hamowanie polimerazy RNA

- Zakłócanie funkcjonowania topoizomerazy II (gyrazy)

- Zakłócanie funkcjonowania topoizomerazy I

- Hamowanie helikazy

- Hamowanie mechanizmów naprawczych DNA

- Rozszczepienie struktury DNA

- Hamowanie syntezy metalotioneiny

- Hamowanie fosforylacji oksydacyjnej w

mitochondriach

- Tworzenie wolnych rodników

- Zmiany w strukturze błon biologicznych

Zastosowanie kliniczne:
Antybiotyki antacyklinowe stosuje się w terapii
nowotworowej, kliniczne zastosowanie jest jednak
ograniczone z powodu problemów związanych z
rozwojem oporności lub ich cytotoksycznym
działaniem na zdrowe tkanki. Wykazano, że zwykle
w ciągu roku po zakończeniu terapii antracyklinami
rozwija się rozstrzeniowa kardiomiopatia oraz
przewlekła niewydolność serca.

Barwniki akrydynowe

Interkalują między zasady azotowe w łańcuchu

DNA, powodując ich rozsunięcie. Do tej grupy
należą między innymi oranż akrydyny, proflawina
oraz akryflawina.

Derofmacje matrycy DNA, spowodowane

interkalacją barwników akrydynowych, wywołują
błędy replikacji oraz transkrypcji, prowadzące w
rezultacie do delecji lub insercji pojedynczych par
nukleotydów, a w dalszej konsekwencji do mutacji
typu zmiany ramki odczytu.

Inhibitory polimerazy RNA

Holoenzym bakteryjnej polimerazy RNA

Podjednostki polimerazy bakteryjnej



rozpoznawanie czynników

regulatorowych,
składanie enzymu (329 aa)



podjednostka katalityczna (1342 aa)

’

wiązanie z DNA (1407 aa)



przywraca aktywnosc biologiczną

zdenaturowanej polimerazie RNA (91
aa)



rozpoznawanie promotora (613 aa)

Przyłączanie polimerazy RNA do promotora

Podjednostka β stanowi

miejsce przyłączenia

antybiotyków hamujących

transkrypcję

Ryfampicyna

Półsyntetyczny antybiotyk ansamycynowy,
pochodna pierwszych naturalnych ryfamycyn
(rifamycyna B i SV).
Mechanizm działania polega na wiązaniu się
ryfampicyny swoim pierścieniem makrocyklicznym
z podjednostką β polimerazy RNA. Hamowaniu
podlega proces powstawania kilku pierwszych
wiązań diestrowych. Dalsze etapy syntezy RNA są
niewrażliwe na ten antybiotyk. Pośrednio
przyczynia się również do uszkodzenia DNA. W
obecności cząsteczek, które są akceptorami
elektronów (np. jony metali),zachodzi cykl reakcji
prowadzący do powstania rodników •OH
uszkadzających deoksyrybozę → powstaje
mutagennie działająca

8-hydroksy-2'-

deoksyguanozyna

Kompleks

rifampicyna-

polimeraza RNA

wykazuje dużą
stabilność. Badania
wykazały że nie jest to
spowodowane
obecnością wiązań
kowalencyjnych.
Zakłada się, że funkcje
stabilizującą pełnią
wiązania wodorowe
oraz oddziaływania
pomiędzy
naftochinonem w
pierścieniu
aromatycznym a
łańcuchami bocznymi
aminokwasów
aromatycznych.

Kompleks ten blokuje

powstawanie mRNA na

samym początku procesu

transkrypcji

Dalsze etapy syntezy mRNA

(

elongacja

),są niewrażliwe

na ten antybiotyk

??!!

Zastosowanie:

Ryfampicyna jest stosowana m.in. w leczeniu zakażeń
prątkami gruźlicy i trądu, choroby legionistów.

W gruźlicy jest stosowana jako lek pierwszego rzutu, musi
być podawana regularnie każdego dnia przez wiele
miesięcy bez przerwy. Ponieważ oporność na antybiotyk
może rozwijać się w trakcie leczenia dlatego najczęściej
stosowany jest w połączeniu z innymi lekami jak np.
izoniazyd. Podobne połączenia stosuje się także w leczeniu
trądu.

OPORNOŚĆ

Drobnoustroje mogą rozwijać oporność wobec ryfampicyny poprzez
mutacje w genie

rpoB

powodujące zastępowanie fenyloalaniny,

tyrozyny, tryptofanu aminokwasami nie-aromatycznymi w strukturze
podjednostki  polimerazy RNA. Mutacja ta jest odpowiedzialna za
słabe wiązania stabilizujące pomiędzy ryfampicyna a polimerazą
RNA → nie powstaje kompleks

ryfampicyna-polimeraza RNA

Poza prątkami ryfampicyna wykazuje

również aktywność bakteriobójczą wobec:
- paciorkowców (np. wobec paciorkowca
ropotwórczego, paciorkowca zapalenia płuc
i paciorkowca kałowego)
- meningokoków (dwoinka zapalenie opon
mózgowo-rdzeniowych)
- dwoinki rzeżączki
- gronkowca złocistego

Działania niepożądane:

-

hepatotoksyczność -

u

niektórych pacjentów mogą
występować problemy w
metabolizowaniu ryfampicyny
przez wątrobę, co może
prowadzić do upośledzania
czynności tego narządu, a w
konsekwencji do żółtaczki

- często spotykanymi skutkami
ubocznymi są gorączka,
zaburzenia żołądkowo-jelitowe,
wysypki

- płyny ustrojowe takie jak

łzy,

mocz, nasienie mogą barwic się
na kolor pomarańczowy

Ryfaksymina

Wykazuje identyczny mechanizm działania jak

ryfampicyna. Jest antybiotykiem wchłaniającym się
w nieznacznym stopniu z przewodu pokarmowego,
stosowany w leczeniu zaburzeń jelitowych.
Wykazuje względnie niewielkie działania uboczne i
niskie ryzyko rozwinięcia się oporności u bakterii.

Ryfaksymina jest antybiotykiem o szerokim
spektrum działania, obejmującym bakterie Gram-
ujemne i Gram-dodatnie, zarówno tlenowe, jak i
beztlenowe

* bakterie

Gram-ujemne

:

Salmonella

,

Shigella,

E.coli, , Helicobacter pylori,

* bakterie

Gram-dodatnie: Streptococcus,

Enterococcus, , Staphylococcus, Clostridium

Zastosowanie kliniczne

- leczenie ostrych, bakteryjnych zakażeń jelitowych
przebiegających z biegunką
- terapia tzw „biegunek podróżnych” występujących
u około 40% podróżujących do obszarów o wysokim
ryzyku choroby, zwykle w krajach o niskim
standardzie sanitarno-higienicznym( Ameryka
Środkowa, Ameryka Południowa,

Azja, większość Afryki (np.
Egipt – „klątwa Farona”)
- przewlekła encefalopatia
wątrobowa, czyli zaburzenie
funkcjonowania OUN na
skutek toksyn pojawiających
się w ustroju na skutek
uszkodzenia wątroby (np. w
przebiegu marskości)

Streptolydigina

Podobnie jak antybiotyki z

grupy ryfamycyn hamuje

syntezę mRNA jednakże nie

tylko na etapie inicjacji

transkrypcji, lecz przede

wszystkim na etapie

elongacji łańcucha czego

ryfamycyny nie potrafią.

Poza tym jest również

inhibitorem bakteryjnej

polimerazy DNA III
odpowiadającej za

replikację. Wykazuje

aktywność wobec licznej

grupy bakterii Gram +.

α-amanityna

działa na eucaryota

poprzez blokowanie
polimerazy RNA II która jest
wrażliwa nawet na jej małe
stężenia, powoduje ADP-
rybozylację rybosomów,
występuje w muchomorze
sromotnikowym,
koncentruje się w wątrobie
hamując jej aktywność
katabliczną i powoduje jej
degenerację - ostry żółty
zanik wątroby.

Antymetabolity puryn i
pirymidyn

Analogii strukturalne metabolitów uczestniczących w

procesach syntezy kwasów nukleinowych.

Poznano blisko 200 antybiotyków nukleozydowych

pochodzenia drobnoustrojowego, które są naturalnymi
analogami nukleozydów uczestniczących w syntezie
kwasów nukleinowych. Zakłócając syntezę
prawidłowych nukleotydów, antymetabolity te hamują
namnażanie wirusów, bakterii i komórek
nowotworowych. Na szczególną uwagę zasługują:
koformycyna i deoksykoformycyna – nukleozydowe
inhibitory deaminazy adenozynowej.

Bibliografia:

- „Bakterie,antybiotyki,lekoopornośc” - Zdzisław
Markiewicz, Zbigniew A.Kwiatkowski

- „Biotechnologia i chemia antybiotyków” –

Aleksander Chmiel, Stefan Gruziński

- „Aktynomycyna D i mechanizmy jej działanie” –

Postępy Higieny i Medycyny Doświadczalnej, 2005;
59: 290-298

- „Molekularne mechanizmy antracyklin” – Postępy

Higieny i Medycyny Doświadczalnej, 2006; 60:78-
100

- „Inhibiting eucaryotic transcription” – Transcription,

2011 May-Jun; 2(3): 103-108

Dziękuję za uwagę