Η κλινδαμυκίνη αποτελεί μέλος της οικογενείας των MLS αντιβιοτικών, με ευρύτατες εφαρμογές στην Ιατρική. Προσδεδενόμενη στο κέντρο της πεπτιδυλοτρανσφεράσης, δρα ως αναστολέας της πρωτεϊνικής σύνθεσης. Η ακριβής θέση δράσης της δεν έχει πλήρως διασαφηνισθεί. Διάφορες μελέτες έχουν δείξει πως δρα στην Α θέση, ενώ άλλες στην Ρ θέση της μεγάλης ριβοσωματικής υπομονάδας. Στην παρούσα εργασία γίνεται λεπτομερής κινητική ανάλυση της αναστολής του σχηματισμού του πεπτιδικού δεσμού από την κλινδαμυκίνη σε ιοντικό περιβάλλον που πλησιάζει το φυσιολογικό του κυττάρου (4,5 mM Mg2+, 150 mM NH4+). Συγκεκριμένα, η δράση της κλινδαμυκίνης μελετήθηκε σε ένα σύστημα ελεύθερο-κυττάρων του εντεροβακτηρίου Escherichia coli, όπου ένας πεπτιδικός δεσμός σχηματίζεται μεταξύ πουρομυκίνης και AcPhe-tRNA, προσδεδενόμενου στην Ρ-θέση ριβοσωμάτων προγραμματισμένων με poly(U). Η πουρομυκίνη δρα ως ανάλογο του 3΄ άκρου ενός αμινοακυλο-tRNA ενώ το τριμερές AcPhe-tRNA∙ poly(U)∙ ριβόσωμα, σύμπλοκο C, ως ανάλογο του εναρκτήριου μεταφραστικού συμπλόκου. Η κινητική ανάλυση αποκάλυψε ότι η κλινδαμυκίνη συμπεριφέρεται ως αναστολέας βραδείας δεσμεύσεως. Μετά από μια παροδική αλληλεπίδραση με την Α-θέση, εγκαθίσταται κοντά στην Ρ-θέση του ριβοσώματος με αποτέλεσμα να επηρεάζει την ταχύτητα σχηματισμού του πεπτιδικού δεσμού. Στην συνέχεια μελετήθηκε η επίδραση των πολυαμινών στην αλληλεπίδραση της κλινδαμυκίνης με το σύμπλοκο C. Τα αποτελέσματα έδειξαν πως η σπερμίνη παρεμποδίζει την επίδραση της κλινδαμυκίνης στην Ρ-θέση, όμως επηρεάζει ευνοϊκά και σε μεγαλύτερο βαθμό, την αρχική δέσμευση του φαρμάκου στην Α-θέση ελαττώνοντας το εντροπικό κόστος. Η επίδραση αυτή δεν μεταβλήθηκε όταν αντί της σπερμίνης χρησιμοποιήθηκαν ριβοσώματα επισημασμένα μ’ένα φωτοδραστικό ανάλογο της σπερμίνης, την Ν1-αζιδοβενζαμιδινο-σπερμίνη, ή όταν στο διάλυμα επώασης προστέθηκε μείγμα σπερμίνης και σπερμιδίνης. Πειράματα σταυρο-σύνδεσης έδειξαν ότι η σπερμίνη προσδένεται πλησίον της θέσης δέσμευσης της κλινδαμυκίνης. Η παρατήρηση αυτή οδήγησε στην υπόθεση, ότι οι πολυαμίνες δεσμευόμενες πλησίον της θέσης πρόσδεσης της κλινδαμυκίνης επηρεάζουν την αλληλεπίδραση του αντιβιοτικού με το ριβόσωμα, επάγοντας αλλαγές διαμόρφωσης στο ριβοσωμικό σύμπλοκο. Η υπόθεση αυτή βρίσκεται σε συμφωνία με πειράματα χημικής προστασίας, που έδειξαν, ότι οι πολυαμίνες επηρεάζουν σημαντικά την τριτοταγή δομή του ριβοσώματος. Από άποψη φαρμακευτικών εφαρμογών η παρούσα μελέτη εισηγείται ότι, κάθε φορά που ένα αντιβιοτικό, με μοριακό στόχο το ριβόσωμα, είναι προς σχεδιασμό, η επίδραση του ιοντικού περιβάλλοντος πρέπει να λαμβάνεται σοβαρά υπόψη. / Clindamycin is a representative antibiotic of the MLS family, widely used in clinical practice. It inhibits protein synthesis by binding to the peptidyltransferase center of the ribosome. Clindamycin’s exact site of action is not known. Several studies have shown that it is an inhibitor of the A-site. However, there are also stydies that suggest that clindamycin acts at the P-site of the large ribosomal subunit. In this study, we re-examined the mechanism by which the antibiotic inhibits the formation of peptide bond in an ionic environment that resembles in vivo conditions (4.5 mM Mg2+, 150 mM NH4+). Clindamycin was investigated in a cell-free system derived from Escherichia coli, in which a peptide bond is formed between puromycin and AcPhe-tRNA bound at the P-site of poly (U) –programmed ribosomes. Puromycin can be considered as an analogue of the 3’-end of aminoacyl-tRNA, while the ternary complex AcPhe-tRNA∙poly(U)∙ ribosome (complex C) as an analogue of the initiation translation complex. Kinetics revealed that clindamycin behaves as a slow – binding inhibitor. After a transient interaction with the A-site of ribosomes, it slowly accommodates near the P-site so that peptide bond is still formed but with a lower velocity. Next, we investigated the influence of polyamines to the interaction of clindamycin with complex C. It was found that spermine hinders the accommodation of clindamycin to the P-site, but exerts a beneficial, more pronounced, effect on the potency of the drug by lowering the entropic cost of clindamycin binding to the A-site. Polyamine effect was not substantially altered when ribosomes labeled with a photoreactive analogue of spermine, N1-azidobenzamidino-spermine, were used or when a mixture of spermine and spermidine was added in the incubation mixture, instead of spermine alone. Cross-linking experiments have demonstrated that spermine binds to the vicinity of the antibiotic binding pocket. This observation temped us to suppose that polyamines bound adjacently to the binding site of clindamycin modulate the interaction of this drug with the ribosome by inducing conformational changes in the elongating ribosomal complex. Such a hypothesis is in agreement with chemical protection data revealing that polyamines influence significantly the tertiary structure of ribosomes. From the stand point of pharmaceutical applications, the present work postulates that when a drug is designed to target to the ribosome, the influence of the ionic environment should be taken into account.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:upatras.gr/oai:nemertes:10889/414 |
| Date | 28 June 2007 |
| Creators | Κούβελα, Αικατερίνη |
| Contributors | Καλπαξής, Δημήτριος, Kouvela, Aikaterini, Καλπαξής, Δημήτριος, Ντίνος, Γεώργιος, Συνετός, Διονύσιος |
| Source Sets | University of Patras |
| Language | gr |
| Detected Language | Greek |
| Relation | Η ΒΥΠ διαθέτει αντίτυπο της διατριβής σε έντυπη μορφή στο βιβλιοστάσιο διδακτορικών διατριβών που βρίσκεται στο ισόγειο του κτιρίου της. |
Page generated in 0.0025 seconds