Die Proteinsynthese ist ein komplexer, mehrstufiger Prozess, an dem viele Enzyme und auch eine Konformationsanpassung beteiligt sind. Die meisten Antibiotika, die die bakterielle Proteinsynthese blockieren, greifen jedoch in die Prozesse an der 30S-Untereinheit oder 50S-Untereinheit des bakteriellen 70S-Ribosoms ein. Die AminoacyltRNA-Synthetasen, die jede für die Peptidsynthese benötigte Aminosäure aktivieren, sind keine antibiotischen Ziele. Stattdessen sind die primären Schritte des Prozesses, die angegriffen werden, (1) die Bildung des 30S-Initiationskomplexes (bestehend aus mRNA, der 30S ribosomalen Untereinheit und Formyl-Methionyl-Transfer-RNA), (2) die Bildung des 70S-Ribosoms durch den 30S-Initiationskomplex und das 50S-Ribosom und (3) der Elongationsprozess des Zusammenbaus von Aminosäuren zu einem Polypeptid.
Tetracycline, einschließlich Doxycyclin, verhindern die Bindung von Aminoacyl-tRNA, indem sie die A (Aminoacyl)-Stelle des 30S-Ribosoms blockieren. Sie sind in der Lage, die Proteinsynthese sowohl in 70S- als auch in 80S-Ribosomen (Eukaryonten) zu hemmen, binden aber aufgrund struktureller Unterschiede in den RNA-Untereinheiten bevorzugt an bakterielle Ribosomen. Darüber hinaus sind Tetracycline gegen Bakterien wirksam, indem sie das bakterielle Transportsystem ausnutzen und die Konzentration des Antibiotikums innerhalb der Zelle so erhöhen, dass sie deutlich höher ist als die Konzentration in der Umgebung.
Aminoglycosid-Antibiotika haben eine Affinität für die 30S-Ribosomen-Untereinheit. Streptomycin, eines der am häufigsten verwendeten Aminoglykoside, stört die Bildung des 30S-Initiationskomplexes. Kanamycin und Tobramycin binden ebenfalls an das 30S-Ribosom und blockieren die Bildung des größeren 70S-Initiationskomplexes.
Erythromycin, ein Makrolid, bindet an die 23S-rRNA-Komponente des 50S-Ribosoms und stört den Aufbau der 50S-Untereinheiten. Erythromycin, Roxithromycin und Clarithromycin verhindern alle die Elongation im Transpeptidierungsschritt der Synthese, indem sie den 50S-Polypeptidexporttunnel blockieren. Die Elongation wird vorzeitig beendet, nachdem ein kleines Peptid gebildet wurde, das die Makrolidblockade nicht überwinden kann.
Peptidyltransferase ist ein Schlüsselenzym, das an der Translokation, dem letzten Schritt im Peptidelongationszyklus, beteiligt ist. Lincomycin und Clindamycin sind spezifische Inhibitoren der Peptidyltransferase, während Makrolide das Enzym nicht direkt hemmen. Puromycin hemmt den enzymatischen Prozess nicht, sondern konkurriert stattdessen, indem es als Analogon des 3′-terminalen Endes der Aminoacyl-tRNA wirkt, die Synthese unterbricht und einen vorzeitigen Kettenabbruch verursacht.
Hygromycin B ist ein Aminoglykosid, das spezifisch an eine einzige Stelle innerhalb der 30S-Untereinheit in einer Region bindet, die die A-, P- und E-Stellen der tRNA enthält. Es wurde die Theorie aufgestellt, dass diese Bindung die ribosomale A-Stelle verzerrt und die Ursache für die Fähigkeit von Hygromycin sein könnte, ein falsches Lesen von Aminoacyl-tRNAs auszulösen und die Translokation der Peptidverlängerung zu verhindern.
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