원핵 생명체의 번역을 억제할 수 있는 항생제의 작용원리는 어떤가요?
안녕하세요. 원액생명체의 번역을 억제할 수 있는 항생제 중 스트렙토마이신 테트라사이클린 클로람 페니콜은 리보솜의 기능을 억제한다고 하는데요, 각각의 원핵 생명체의 번역을 억제할 수 있는 항생제의 작용원리는 어떤가요?
말씀하신 스트렙토마이신이나 테트라사이클린, 클로람페니콜은 각기 다른 방식으로 리보솜의 기능을 방해합니다.
스트렙토마이신은 아미노글리코사이드 계열 항생제로, 리보솜의 30S 소단위체에 결합하여 작용합니다.
이 결합은 mRNA의 번역 개시 단계에서 정확한 코돈-안티코돈 인식을 방해하는데, 그 결과, 잘못된 아미노산이 삽입되거나 번역이 조기에 중단되어 오작동하는 단백질이 생성되게 되죠.
테트라사이클린은 리보솜의 30S 소단위체에 결합하여 아미노아실 tRNA가 A자리에 결합하는 것을 방해합니다. A자리는 새로운 아미노산이 운반되는 tRNA가 결합하는 자리로, 이 과정이 억제되면 리보솜으로 더 이상 아미노산이 공급되지 않아 단백질 합성이 중단되게 됩니다.
클로람페니콜은 리보솜의 50S 소단위체에 결합하여 펩티딜 전이효소의 활성을 억제합니다. 펩티딜 전이효소는 리보솜에서 아미노산 사이에 펩타이드 결합을 형성하는 효소인데, 이 효소의 기능이 억제되면 아미노산들이 연결되지 못하고, 단백질 사슬의 성장이 멈추게 되어 단백질 합성이 중단되는 것입니다.
원핵생물의 번역을 억제하는 항생제들은 리보솜의 특정 소단위체에 결합하여 단백질 합성의 각기 다른 단계를 방해하는 방식으로 작용합니다. 스트렙토마이신은 30S 소단위체에 결합하여 번역 개시 복합체의 형성을 막고 유전암호를 잘못 읽게 만들어 비정상적인 단백질을 생성하도록 유도합니다. 테트라사이클린 역시 30S 소단위체에 결합하지만, 아미노산이 붙은 운반 RNA가 리보솜의 A자리에 결합하는 것을 물리적으로 차단하여 폴리펩타이드 사슬의 신장을 중단시킵니다. 반면 클로람페니콜은 50S 소단위체에 결합하여 펩타이드 결합 형성을 촉매하는 펩티딜 전이효소의 활성을 억제함으로써 단백질 합성을 멈추게 합니다.
안녕하세요. 네, 말씀해주신 것과 같이 원핵생명체에서 단백질 합성을 억제하는 항생제들은 대부분 리보솜 기능을 선택적으로 방해하는 방식으로 작용하는데요, 원핵 리보솜은 70S (30S + 50S)이고, 진핵 리보솜은 80S이기 때문에 이 차이를 이용해 선택적 독성이 나타납니다. 우선 스트렙토마이신의 표적물질은 30S 리보솜인데요, mRNA와 tRNA의 결합 부위(A 자리)에 결합하여 코돈-안티코돈 상보적 결합 정확성을 방해하며 번역 초기 단계, 특히 개시 단계에서 오류를 유발합니다. 다음으로 테트라사이클린은 30S 소단위 리보솜에 작용하여 A 자리에 tRNA가 접근하는 것을 차단하고 이미 존재하는 리보솜-리보솜-아미노아실 tRNA 복합체에 결합하지 못하게 합니다. 마지막으로 클로람페니콜은 50S 소단위 리보솜에 작용하여 펩티딜트랜스퍼라제 작용을 억제하여 펩타이드 결합이 형성되지 못하게 합니다. 즉 이처럼 각각의 항생제들은 리보솜 소단위나 기능 부위를 달리 표적화하여 원핵 세포에서 단백질 합성을 억제하는 방식으로 작용하는 것입니다. 감사합니다.
안녕하세요. 정준민 전문가입니다.
스트렙토마이신은 30s 소단위체에 결합해 m rna 해독 오류를 유도하고 개시를 방해한답니다.
테트라사이클린은 30s 결합해 아미노아실 t rna의 결합을 막고, 클로람페니콜은 50s의 펩티딜전이효소를 억제해 펩타이드 결합 형성을 차단한답니다.