新生霉素.doc

新生霉素(novobiocin)是香豆素类抗生素的代表药物,对DNA回旋酶有很好的抑制作用,对多种癌细胞有抑制作用,并能与抗癌药联合应用,逆转抗癌药的耐药性。主要用于耐药性金葡菌引起的感染,如肺炎、败血症等,对严重感染疗效较差。易引起细菌耐药性,故宜和其他抗菌药物配伍应用。
又称回旋酶,促旋酶,旋转酶。属于解链酶(unwinding enzymes)类中的一种,属拓扑异构酶II(type II topoisomerase;topo II),该酶首先在大肠杆菌中发现。分别由两个α亚基和两个β亚基组成,分子量4×10^5(其中,×105,×104)。它的作用是在水解ATP的同时能使松弛态环状DNA转变为负超螺旋DNA。这一作用很复杂,涉及三个步骤:(1)首先DNA回旋酶与DNA结合,使环状DNA扭曲而形成一个“右手结”结构,在这一过程中形成一个稳定的正超螺旋,同时又引入一个负超螺旋;(2)然后该酶在右手结的背后打断双链DNA,并将其搭在另一条双链的前面,这样就将右手性正超螺旋变为左手性负超螺旋;(3)最后将断点连接起来。 mol-1,有利于将DNA双链分开。在复制过程中,当DNA新链在模板上形成后,DNA回旋酶将复制好的DNA双链变为天然的负超螺旋的构型,此过程需ATP水解供能。若缺乏ATP,则该酶催化负超螺旋松弛。
1、DNA拓扑异构酶的生物学特性
     DNA拓扑异构酶(Topo)普遍存在于各类生物种群中,包括病毒、原生动物、真菌、植物、昆虫、两栖类、鸟类及哺乳动物的正常和肿瘤细胞中,是调节核酸空间结构动态变化,控制核酸生理功能的关键酸,其生理学特性与肿瘤相关性的研究引起人们的广泛关注拓扑性是指具有在形状或图像逐一连续变化时保持不变的特性。DNA具有该性质。在闭环DNA中,无论DNA在双螺旋结构的基础上如何盘绕扭曲而构成复杂的空间结构,其咸基对组成、数目、顺序均不改变。DNA的拓扑导构体分打结(knotting)与解结,连环(catenating)与解连环、超螺旋与松弛等几种类型。70年代初,Wang首先从细菌中发现并分离出抗扑异构酶Ⅰ(TopoⅠ),证实它能够催化DNA拓扑异构体之间的相互变换,是分子量约为100kD的单般入蛋白。拓扑异构酸Ⅱ(TopoⅡ)也称回旋酶(gyrase),它含有2个A亚基,2个B亚基,分别称为gyrA和gyrB。TopoⅡ首先发现于 1980年,之后Miler等很快从Hela细胞核中得到均一的酶。 DNA TopoⅡ是分子量为131~180kD的多肽二聚体,在一定条件下可进一步降解成具有酶活性的小分子多肽,它们在结构上有相关性,并且这些分子量较小的多肽具有同样的酶活性。
     DNA Topo的生物学作用可以两种方式体现,一是调节控制DNA的超螺旋状态及打结或解结DNA的环连体状态,从而间接地影响细胞内核酸代谢过程。二是直接参与那些需打断并重新连接DNA分子链的细胞过程,DNA的重组、惨复、转录及复制过程。此外,Topo还参与转导、姊妹染色体互换等生物过程。
     TopoⅠ和TopoⅡ是根据DNA Topo对单链DNA还是双链 DNA作用而划分的、前者介导一条链的断裂,而后者介导两条链的断裂,二者各包含若干亚型。
     人的TopoⅠ是一个由单拷贝基因(位于第20号染色体)编码的单亚基蛋白。分子量为100kD。TopoⅠ催化DNA单链的断链-再连接反应,不需要高能辅助因子,因而不能催化需能的超螺旋结构。
TopoⅠ从共价闭环DNA移除负超螺旋,是大肠杆菌的必须酶。在链片断反应中TopoⅠ转化DNA分子上共价磷酸化酪氨酸磷酸二酯键的能量,产生一个转化的酪氨酸残基和一个磷酸化酪氨酸中间体也被发现,对TopoⅢ和两种Ⅱ类拓扑异构酶在旋转酶GyrA亚基和TopoⅣ的ParC亚基上酪氨酸是必须的。这种破坏和连接DNA链的机制也在许多位点特异的重组酶中发现,后者用酪氨酸或丝氨酸作为高能磷酸蛋白连接到DNA。
整个TopoⅠ的催化过程不需要ATP供能,生理浓度的ATP甚至可以抑制TopoⅠ的活性,而另一方面 ToPoⅠ可被多价阳离子如组蛋白、多聚精氨酸、多聚胺等活化。
     人的TopoⅡ由170kD(TopoⅡ)和180kD(TopoⅡβ)两种形式组成。是不同转运过程的产物:TopoⅡα由人的17号染色体编码,TopoⅡβ则于3号染色体编码,二者均可以与DNA形成稳定的共价复合物。TopoⅡ首先以非共价键方式与DNA 底物相结合,在DNA碳骨架上产生短暂的双链断裂,这一反应必须有二价阳离子如Mg
2+,Mn2+的参与,接着酶在ATP的作用下,通这断裂缺口处在双螺旋上过