抗生素对蛋白质合成的抑制作用

BioFiles 2006, 1.4, 17.

蛋白质合成是一个复杂、多步骤过程,涉及到很多酶以及构象排列。但是,阻碍细菌蛋白质合成的大部分抗生素对该过程的干扰发生在70S细菌核糖体的30S亚基或50S亚基。氨酰基tRNA合成酶可以激活多肽合成需要的每个氨基酸,但并非抗生素的靶标。相反,该过程中被攻击的主要步骤为(1)30S起始复合物(由mRNA、30 S核糖体亚基和甲酰基-甲硫氨酰基-转移RNA组成)的形成,(2)由30S起始复合物和50S核糖体形成70S核糖体,和(3)由氨基酸组装多肽的延伸过程。

四环素,包括强力霉素,通过阻断30S核糖体的A(氨酰基)位点来阻止氨酰基-tRNA的结合。它们可以抑制70S和80S(真核的)核糖体中的蛋白质合成,但由于RNA亚基的结构差异,它们优先结合细菌核糖体。此外,四环素可以利用细菌转运系统,增加细胞内的抗生素浓度直至显著高于环境浓度,从而有效对抗细菌。

氨基糖苷类抗生素对于30S核糖体亚基有亲和力。链霉素是一种最常使用的氨基糖苷类抗生素,可以干扰30S起始复合物的产生。卡那霉素妥布霉素也可以与30S核糖体结合,从而阻断较大的70S起始复合物的形成。

红霉素是一种大环内酯,可以与50S核糖体的23S rRNA组分结合,从而干扰50S亚基的组装。红霉素、罗红霉素和克拉霉素都可以通过阻断50S多肽输出隧道从而阻止蛋白质合成中转肽反应步骤的延伸过程。在小肽已经形成但无法通过大环内酯形成的障碍物后,延伸过程过早地终止。

肽基转移酶是转位过程的关键酶,这是肽链延伸循环的最后一步。林可霉素和克林霉素是肽基转移酶的特异性抑制剂,而大环内酯不会直接抑制酶。嘌呤霉素不会抑制酶促过程,而是通过作为氨酰基-tRNA的3’末端的类似物来竞争,破坏合成并导致过早的肽链终止。

潮霉素B是一种氨基糖苷,可以在含有tRNA的A、P、E位点的区域内特异结合30S亚基上的一个单一位点。理论上来讲,该结合可以使得核糖体A位点发生扭曲,并且,可能是由于潮霉素而诱发氨酰基-tRNA的误读并阻止肽链延伸的转位过程。

 

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