НК-Актиномиции D ингибирует как ДНК-полимеразы, так и РНК-полимеразы, причем последние даже при концентрации 10~6 М (дополнение 15-Б). Эукариотические РНК-полимеразы не ингибируются рифами-цином, однако две из них, а именно РНК-полимеразы II и III, полностью ингибируются а-аманитином, представляющим собой сильный яд, содержащийся в некоторых грибах (дополнение 15-В).

Дополнение 15-А

Антибиотики рифамицин и рифампицина

СН3 СНз

, В полисинтетическом ридзампицине этот атолл Н замещается

но^ /\

— CH=N—N N—СН3

\ /

Рифамицин, антибиотик, продуцируемый Streptomyces mediterranei, широко используется в медицине, поскольку он действует как на кислотоустойчивые, так и на грамположи-тельные бактерии. Полусинтетический рифампицин оказался особенно эффективным при лечении туберкулеза. Обратите внимание на правое кольцо в структурной формуле. Эфирная связь разрывается, и образующийся гидрохинон окисляется до хинона в бактериальной клетке.

Рифампицин — чрезвычайно эффективный ингибитор бактериальной РНК-полимеразы; при концентрации антибиотика 2-10-8 М степень ингибирования достигает 50%. Рифампицин не препятствует связыванию полимеразы с ДНК, но ингибирует инициацию транскрипции. У мутантов Е. coli, резистентных к рифампицину (rif-ген), образуется РНК-полимераза с измененной (3-субъединицей (иногда это проявляется и в изменении электр офоретической подвижности). Родственный антибиотик стрептолидигии также связывается с (З-субъедини-цей РНК-полимеразы и блокирует элонгацию. На хромосомной карте мутации, обусловливающие резистентность к этому антибиотику, располагаются очень близко к п/-мутациям.

» Goldberg J. Н., Friedman P. A., Annu. Rev. Biochem., 40, 775—810 (1971).

Дополнение 15-Б

Актиномицин* D, токсичный антибиотик

снэ

Актиномицины — антибиотики, продуцируемые Streptomy-cesy — не только убивают бактерии, но обладают также сильным противоопухолевым действием3. Однако из-за исключительно высокой токсичности они не могут быть использованы для лечения рака. Актиномицин находит широкое применение в биохимических исследованиях, что объясняется его способностью подавлять с высокой степенью специфичности действие РНК-полимераз.

Молекула актиномицина D (актиномицина С1) содержит плоский феноксазоновый хромофор, несущий две карбоксильные группы. Обе эти группы соединены с одинаковыми циклическими пептидами, состоящими из остатков L-треонина, D-валина, L-пролина, саркозина (N-метилглицина) и L-ме-тилвалина.

о

(Ренонса- ]1 т1_ , цис „ цис п

— С—L-Thr—o-Val —— L-РГО -— Саркозин

I

L-MEMUA~Val I

о с=о

Метилвалиновый остаток пептида соединен эфирной связью ;С. глдрокоильной rpyniro* боковой цепи треонина.

Кроме того, имеются еще две цис-пептидные связи. Если не учитывать очевидных структурных различий с двух сторон феноксазинового кольца, то можно считать, что актиномицин обладает приблизительной симметрией второго порядка. В результате биохимических исследований было установлено, что этот антибиотик прочно связывается с двухцепочечной ДНК в участках, содержащих гуанин.

Комплекс (2:1) дезоксигуанозин — актиномицин был получен в кристаллическом виде, и его строение исследовано методом рентгеноструктурного анализа6-1". Оказалось, что феноксазиновое кольцо расположено в центре комплекса, одна пептидная петля находится над ним, а другая — под ним (на рисунке справа). Строение пептидной цепи наиболее удобно можно проследить для верхней петли. В дидезокси-гуанозиновом комплексе сохраняется та же симметрия второго порядка, что и в самом актиномицине. Фенаксозиновое кольцо удерживается между плоскими гуанозиновыми кольцами за счет сил Ван-дер-Ваальса. Обратите внимание, что две аминогруппы гуаниновых колец образуют прочные водородные связи с карбонильными группами остатков треонина. Наряду с ними имеются также более слабые, нелинейные водородные связи между атомами N-3 гуанинов и NH-rpyn-пами тех же остатков треонина. Симметричная пара водородных связей соединяет две карбонильные и NH-группы D-валиновых остатков в пептидных петлях.

Исследования с использованием пространственных моделей показали, что аналогичный комплекс может быть образован актиномицином и с двухцепочечной ДНК. Обратите внимание на то, что в то время, как показанные на рисунке две аминогруппы гуаниновых колец образуют водородные связи с актиномицином, другие водородные атомы тех же аминогрупп, так же как и атомы водорода при N-1 и карбонильные группы гуанинового кольца, доступны для водородных связей, образующих ГЦ-пары. Таким образом, показанная на рисунке структура может быть легко превращена в часть двухцепочечной молекулы ДНК, в которой феноксазиновое кольцо актиномицина интеркалировано между двумя GC-парами (рис. 2-21). Для того чтобы это произошло, ДНК должна развернуться на 18° в месте включения дополнительного кольца.

Изучение структуры кристаллического актиномицин-дезок-сигуанозинового комплекса имеет прежде всего то значение, что позволяет графически доказать реальную возможность интеркалир