zestaw 95

1) Molekularny mechanizm reakcji katalizowanych przez hydrolazy

2) metabolizm kwasu fosfatydowego

3) Antybiotyki inhibitory replikacji i transkrypcji

Dla mnie osobiście to jest temat „wow”

1. Molekularny mechanizm reakcji katalizowanych przez hydrolazy

1. Hydrolaza to enzym rozcinający wiązanie chemiczne w procesie hydrolizy

1. reakcji w której substrat zostaje rozdzielony na dwie części z użyciem cząsteczki wody

2. Przykłady hydrolaz:

1. proteazy

Streyer'05 Rozdz. 9 Strategie katalityczne-Proteazy

1. rozcinające białka (np. trypsyna)

1. endopeptydazy, które rozcinają wiązania peptydowe wewnątrz łańcucha peptydowego

2. egzopeptydazy, które odcinają pojedyncze aminokwasy od końców łańcucha peptydowego

2. proteazy serynowe

3. proteazy cysteinowe

4. proteazy aspartylowe

5. metaloproteazy

2. nukleazy

1. rozcinające kwasy nukleinowe (np rybonukleaza, DNAza)

1. egzonukleaza — odcina nukleotydy z końców nici kwasu nukleinowego

2. endonukleaza — przecina kwas nukleinowy wewnątrz jego nici

3. restryktaza — szczególny przypadek endonukleazy, związanej z systemem restrykcji i modyfikacji DNA, o dużej specyficzności co do ciętej sekwencji DNA

4. deoksyrybonukleza (DNAza) — nukleaza degradująca DNA

5. rybonukleza (RNaza) — nukleaza degradująca RNA

3. glikozylazy

1. rozcinające węglowodany (np. amylaza)

2. Metabolizm kwasu fosfatydowego

1. Synteza diacyloglicerolo-3-fosforanu

1. Miejsce: RE i Zewnętrzna błona mitochondriów

2. Substratem są kwasy tłuszczowe i 3-fosfoglicerol

3. Enzymem katalizującym jest acylotransferaza glicerofosforanowa

2. Dalsze przemiany

1. Fosfolipidy

1. Aktywowanie kwasu fosfatydowego przez CTP do cytydynofosfoglicerolu

2. Aktywowany CDP-diacyloglicerol może reagowac z grupą hydroksylową:

1. Seryny-> fosfatydyloseryna

1. U bakterii jest to substrat to biosyntezy fosfatydylocholiny

2. Inozytol -> fosfatydylo-inozytolo-4,5-bifosforan

1. Fosfolipaza C przekształca do przekaźników wewnątrzkomórkowych

2. Triacyloglicerole

1. Katalizujący enzym: acylotransferaza diacyloglicerolowa

2. Triacyloglicerole służa jako sząsteczki magazynujące energie

3. Antybiotyki inhibitory replikacji i transkrypcji

1. Transkrypcja

Streyer'05 Antybiotyki-inhibitory transkrypcji

1. Rafampicyna

1. Hamuje inicjacje syntezy RNA

2. Przeszkadza w tworzeniu się pierwszych wiązac fosfodiestrowych w łańcuchu RNA

2. Aktynomycyna D

1. Wiąże sięsielnie z dwuniciowym DNA co uniemożliwia wykorzystanie go jako matrycy w syntezie RNA

2. Replikacja

1. Lewofloksacyna

2. http://pl.wikipedia.org/wiki/Chinolony

http://bioinfo.mol.uj.edu.pl/articles/Klak05

Antybiotyki działające na replikację i naprawę DNA

Jednym z podstawowych wyznaczników życia jest zdolność do rozmnażania. W wypadku bakterii rozmanażaniem jest proste dzielenie się komórek. Jednak by to mogło nastąpić, materiał genetyczny musi ulec podwojeniu w procesie zwanym replikacją. Podobnie jak synteza białka tak i synteza DNA jest procesem bardzo skomplikowanym. Jednymi z enzymów, które biorą w niej udział są topoizomerazy. Kolista cząsteczka DNA zawiera liczne superskręty. Przypominają one splątany i skręcony kabel. Topoizomerazy odpowiedzialne są za rozluźnianie i tworzenie tych superskrętów. Podczas replikacji superskręty muszą zostać usunięte, ażeby inne enzymy miały swobodny dostęp do DNA. W innych sytuacjach DNA powinno pozostać superskręcone. Do antybiotyków działających na topoizomerazy należy ogromna grupa syntetycznych chinolonów (rys. 4). Poprzez przyłączenie się do topoizomeraz blokują one replikację i prowadzą do śmierci komórki. Niestety bardzo dużo spośród chinolonów wykazuje zbyt dużą toksyczność i przez to nie może być stosowane w lecznictwie. Dodatkowym problemem jest szybkie pojawianie się oporności na antybiotyki z tej grupy. Oporność ta często związana jest z mutacjami i zmianami w obrębie topoizomeraz lub też ze zmianami w porach poprzez, które antybiotyk wnika do komórki.

3. Antybiotyki działające na syntezę białek

Białka są jednym z podstawowych składników komórki. Blokada ich syntezy jest zawsze szkodliwa i jeśli trwa wystarczająco długo może prowadzić do śmierci komórki. Z biochemicznego punktu widzenia proces syntezy białek jest bardzo złożony, jednak jego zarys można dosyć łatwo przedstawić. Pierwszym procesem na drodze od materiału genetycznego do białka jest transkrypcja czyli przepisanie informacji z DNA na RNA. U bakterii w ten sposób powstaje od razu dojrzała cząsteczka mRNA (u organizmów wyższych proces ten jest bardziej skomplikowany). Cząsteczka mRNA przyłącza się w cytoplaźmie komórki do kompleksu białek i kwasów nukleinowych zwanego rybosomem. Kompleks ten składa się z dwóch podjednostek o różnych funkcjach. Na tym etapie zaczyna się translacja czyli przepisywanie informacji z mRNA na sekwencję aminokwasów. Odpowiednie cząsteczki tRNA rozpoznają trójki nukleotydów w mRNA i przyłączają się do nich. Każda cząsteczka tRNA niesie ze sobą konkretny aminokwas. W rybosomie mRNA przesuwa się i następuje synteza białka. Jak więc widać rybosom jest doskonałym celem działania antybiotyków. Związki chemiczne przyłączające się do niego mogą albo zablokować syntezę białka, albo spowodować, że rybosom będzie się "mylił" i powstające białka będą niefunkcjonalne. Znamy antybiotyki przyłączające się do dużej podjednostki rybosomu (np. makrolidy) jak i do jego małej podjednostki (np. tetracykliny (rys. 3))

Rysunek 3. Tetracyklina - jeden z antybiotyków działających na syntezę białek poprzez przyłączenie się do małej podjednostki rybosomu.

Tetracykliny działają poprzez uniemożliwienie wnikania cząsteczek tRNA niosących aminokwasy do rybosomu. Tym sposobem blokowana jest synteza białek. Oporność na antybiotyki z grupy tetracyklin najczęściej związana jest z wypompowywaniem antybiotyku poza komórkę. Oporność części bakterii wynika też z uniemożliwienia wiązania się tetracykliny do rybosomu lub z enzymatycznej inaktywacji antybiotyku. W odmienny sposób działa mupirocyna, którą otrzymano z bakterii Pseudomonas fluorescens. Antybiotyk ten blokuje syntezę białka uniemożliwiając wbudowywanie jednego z aminokwasów - izoleucyny do rosnącego łańcucha polipeptydowego. Mechanizm tej blokady nie jest związany z rybosomem, a z przyłączaniem aminokwasu do odpowiedniego tRNA. Proces ten katalizowany jest przez odpowiedni enzym - syntetazę aminoacylo tRNA (każdy aminokwas ma swoją własną syntetazę). Mupirocyna wiąże się z tym enzymem i tym samym blokuje powstawanie kompleksu tRNA - izoleucyna. Oporność na ten antybiotyk związana jest z odmienną budową syntetazy. Szczepy bakterii charakteryzujące się wysoką opornością produkują dwie różne odmiany tego enzymu - normalną - wrażliwą na działanie antybiotyku i zmutowaną - niewrażliwą. Niestety antybiotyk ten ma ograniczone zastosowanie, gdyż jest nietrwały i można go używać tylko miejscowo (np. w postaci maści do nosa - przeciw gronkowcowi złocistemu).

---