میکروبیولوژی

مهار کننده های سنتز پروتئین(Translation) :

ماشین اصلی پروتئین سازی در پرو کاریوت ها و یوکاریوت ها ریبوزوم می باشد. که تر کیبات ممانعت کننده پروتئین سازی بیشتر با تاثیر بر این بخش پروتئین سازی را متوقف می کنند. ریبوزوم در یوکاروت ها و پروکاریوت ها متفاوت است.

ریبوزومها همان ذرات پالاد یا ریبونوكلئوپروتئین ها هستند که در سال 1983 توسط پالاد کشف شد. ریبوزوم هم در سلولهای پروکاریوتی و هم در سلولهای یوکاریوتی وجود دارد.  از آنجا که سنتز پروتئین ها بوسیله ی ریبوزوم ها صورت می‌گیرد. اهمیت زیادی دارند. ریبوزوم تجمع بزرگی از مولکولهای RNA  های ریبوزومی(rRNA) و پروتئین است. عمر متوسط ریبوزومها در حدود 6 ساعت است. بنابراین بازسازی پیوسته آنها ضرورت دارد. بازسازی در یاخته‌های مختلف 10 تا 100 ریبوزوم در هر ثانیه است. ریبوزوم‌ها  می‌توانند به حالت منفرد (مونوزوم) یا به حالت چند تایی (پلی زوم) باشند. مجموع حدود ۵ تا ۸۰ ریبوزوم را که به مولکولی از mRNA چسبیده‌اند، پلی زوم نامند. ریبوزومها تنها وقتی که به حالت پلی زوم باشند، سنتز پروتئین دارند.ریبوزوم در کلروپلاست و میتوکندری نیز وجود دارد. ریبوزوم در یوکاریوتها 80 S و ریبوزوم پروکاریوتها 70 S می باشد.ریبوزوم پروکاریوتها شامل 50% آب و50% باقیمانده شامل RNA ، پروتئین های مختلف،یونهای Mg2+ و Ca2+است.   ريبوزوم در پروكاريوت‌ها و يوكاريوت‌ها از دو زير واحد كوچك و بزرگ ساخته شده‌اند. دو زیر واحد در حالت عادی از یکدیگر جدا بوده و در یاخته پراکنده‌اند. در حالی که با آغاز سنتز پروتئین ، دو زیر واحد به هم متصل شده و یک مجموعه را تشکیل می‌دهند. وظیفه زیرواحد کوچک خواندن mRNA از 5' به 3' و زیرواحد بزرگ تشکیل پیوند پپتید است که توسط آنزیم پپتیدیل ترانسفراز که جزء زیرواحد بزرگ است انجام می شود..

زیرواحد کوچک ریبوزومهای پروکاریوتی 30S است واز  16SrRNA و21 پروتئین تشکیل شده است.زیرواحد کوچک ریبوزومهای یوکاریوتی 40S واز 18S rRNA  و 30تا 40 پروتئین تشکیل شده است. زیرواحد بزرگ ریبوزوم های پروکاریوتی 50S می باشد که از 5S rRNA  و23S rRNA   همراه با 34 پروتئین تشکیل شده است.  زیرواحد بزرگ ریبوزومهای یوکاریوتی  60 S می باشد که از rRNA  های5S ، 28S و 5.8S همراه با 40 تا 50 پروتئین تشکیل شده است. در هر ريبوزوم، دو جايگاه وجود دارد كه به‌نام‌های جایگاه پذیرنده     (A_Site) و جايگاه پپتیدیل(P_Site) خوانده مي‌شوند.جايگاه A محل ورود آمينو اسيد و جايگاه P محل قرارگيری پلي‌پپتيد در حال ساخت است.

مهار کننده های پروتئین سازی:

Examples

Chloramphenicol

Aminoglycosides: Streptomycin , neomycin , gentamycin , netilmicin , kanamycin , amikasin, tobramycin , puromycin

Tetracyclines: Tetracyciline , minocycline , doxycycline , oxytetracycline

Macrolides:Azithromycin , clarithomycin , Erythromycin

Clindamycin  , Ricin , Fusidic acid , Cycloheximide , Mupirocin , Diphteria Toxin

کلرامفنیکل(Chloramphenicol): اولین بار از کشت استرپتومایسس ونزوئلا جدا شد .اما امروزه به صورت سنتزی تهیه می شود. از لحاظ ساختار بسیار کوچک است و دارای یک هسته نیتروبنزنی بوده که این هسته عامل اصلی اختلالات خونی محسوب می شود.

مکانیسم عمل:                                                                                          

با اتصال به زیر واحد بزرگ ریبوزوم پروکاریوت ها از تشکیل پیوند پپتیدی در میان اسید آمینه ها ممانعت کرده و در واقع عملکرد آنزیم پپتدیل ترانسفراز را متوقف می کند .این آنتی بیوتیک قادر است سنتز پروتئین را در میتوکندری و کلروپلاست یوکاریوت ها را نیز مهار کند.

Side effect

مهمترین اثر کلرامفنیکل روی مغز استخوان است و تجویز بیش از حد معمول در روز سبب اختلال در گلبول قرمز و آنمی می شود. در نوزادان نیز مصرف بی رویه سبب بیماری نادری به نام  Gray baby syndrome (سندرم بچه سبز) می شود که مربوط به شکل نگرفتن مکانیسم سم زذایی در کبد است.

آمینوگلیکوزید ها: آنتی بیوتیک های زیادی در این کلاس جای می گیرند که همگی عملکرد مشابه داشته و در ممانعت از سنتز پروتئین دخالت دارند و درPH قلیایی فعالیت بیشتری از خود نشان داده و سبب آسیب به کلیه و گوش می شوند.

streptomycin,kanamycin,gentamicin, tobramycin, amikacin, netilmicin, Puromycin,neomycin

مکانیسم عمل آمینوگلیکوزید ها:

این آنتی بیوتیک ها به زیر واحد اختصاصی خود روی زیر واحد 30s ریبوزوم پروکاریوت ها متصل می شوند و کمپلکس آغازگر تشکیل پپتید را مهار کرده وسبب اشتباه در خواندن کدون mRNA می شود که این عمل سبب میشود یک اسید آمینه اشتباهی وارد پپتید شود و پروتئین معوب حاصل شود.

استرپتومایسین(Streptomycin):  آنتی بیوتیکی که بیشتر در درمان عفونت های قلبی کاربرد داشته و به همراه آنتی بیوتیک های دیگر نیز کاربرد درمانی دارد.

  استرپتو مایسین + ریفامپین+ ایزونیازید= درمان سل

  استرپتومایسین + تتراسایکلین= درمان طاعون

Side effec

تب , لکه های پوستی , تظاهرات آلرژیک بخاطر استفاده مداوم از دارو , اثرات سمی بر عصب هشتم  ,عدم تعادل  ,قطع ارتباط عمل عضله و مغز  و اثرات سمی بروی کلیه.

نئومایسین(Neomycin) و کانا مایسین(Kanamycin):

ارتباط نزدیکی با هم دارند و به دلیل آسیب شدید به گوش و سیستم اعصاب به طور سیستماتیک استفاده نمی شوند . و بیشتر قبل از جراحی های بزرگ در روده در دوزهای خوراکی نئومایسن و کانامایسین به منظور کاهش فلور روده استفاده می شود.

جنتامایسین(Gentamycin):

در عفونت های شدید توسط باکتری های گرم منفی استفاده می شود و به صورت موضعی در درمان عفونت های پوستی کاربرد دارد. اختلالات کلیوی مهمترین عارضه این آنتی بیوتیک محسوب می شود.

توبرامایسین (Tobramycin):

مشابه جنتامایسین بوده اما بروی سودوموناس آئروجینوزا بیشتر اثر دارد.و به دلیل ایجاد کمپلکس با سایر دارو ها پیشنهاد می شود که به صورت مخلوط با سایر دارو ها استفاده نشود. آسیب به بخش حلزونی گوش واختلالات کلوی و کاهش منیزیم خون از جمله عوارض لین دارو بحساب می آیند.

نتیل مایسین (Netilmicin):

در بسیاری موارد مشابه جنتامایسین و توبرا مایسین است و کاربرد اصلی آن در درمان عفونت های حاصله از دستکاری های پزشکان در بیماران مبتلا به نقص سیستم ایمنی است و نسبت به سایر آمینوگلیکوزید ها اثرات سمی کمتری بر گوش و کلیه ها دارند.

پورومايسين (Puromycin):

  به دلیل شباهت به ساختار انتهایی 3ّ مولکول آمینو آسیل tRNA در جایگاه  Aریبوزوم   قرار می گیرد و یک پیوند پپتیدی بین گروه آمین پارومایسین و گروه کربوکسیل زنجیره پلی پپتیدی در حال ساخت موجود در جایگاه P ایجاد می شود .تشکیل این پیوند سبب انتقال زنجیره پلی پپتیدی بر روی پورومایسین می شود.و چون این ساختار به صورت سست به جایگاه Aمتصل می شود به راحتی جدا شده و پروتئین سازی متوقف می شود. این آنتی بیوتیک بر ریبوزوم یوکاریوت ها نیز اثر سمی دارد و بیشتر در کارهای تحقیقاتی استفاده می شود.

تتراسایکلین ها: کلاسی از آنتی بیوتیک است که شامل تتراسایکلین , مینو سایکلین ,داکسی سایکلین وگلیسیل سیکلین ( آنالوگ مصنوعی از تتراسایکلین که در آمریکا و اروپا بیشتر قابل دسترسی است) , تیگسیکلین (مشتق مینوسایکلین)  و غیره.است که به روشی مشابه ساخت پروتئین را درپروکاریوتها مهارمی کنند. و همانطور که از اسمش پیداست حاوی 4 حلقه در ساختمان خود می باشد.

مکانیسم عمل:

با اتصال به جزء S30 ریبوزوم پروکاریوتی با مهار اتصال آمینو آسیل tRNA از سنتز پروتئین ممانعت کرده و مانع از ورود اسی آمینه جدید به زنجیره پپتیدی در حال ساخت می شود.

Side effect

علائم گوارشی(تهوع , استفراغ,  اسهال) , مهار فلور نر مال روده  ,ضایعات غشای مخاطی وتب , لکه های پوستی و اختلالات کبدی.تتراسایکلین ها معمولا در جنین و در6 ماه اول زندگی در استخوان و دندان رسوب می کند و اگر تتراسایکلین به مدت طولانی توسط زنان حامله استفاده شود سبب تغییر رنگ دندان نوزاد می شود و آن را به رنگ قهوای تبدیل می کند.

ماکرولید ها (Macrolides) :

این گروه شامل اریترومایسین- کلاریترومایسین-  آزیترومایسین و..... است. این گروه آنتی بیوتیک ها دارای نیمه عمر بالایی هستند به همین دلیل روزانه یک یا دو بار می توان مورد استفاده قرار گیرند.

 اریترومایسین معروف ترین آنتی بیوتیک این گروه است. دارای طیف گسترده و باکتریواستاتیک است که از استرپتومایسس اریتروس بدست آمد. ازعوارض جانبی  این دسته آنتی بیوتیک ها می توان به ناراحت های گوارشی  ,تب , هپاتیت انسدادی (cholestatic) به عنوان یک واکنش ازدیاد حساسیتی با مصرف استولات اشاره کرد.

مکانیسم عمل:

این آنتی بیوتیک ها به زیر واحد s 50 ریبوزوم پروکاریوتی متصل می شود  و از اتصال اسید آمینه ها بی یکدیگر برای تشکیل پپتید و واکنش های جابجایی ممانعت می کند.

کلیندامایسین (Clindamycin):

کلیندامایسین از نظر مکانیسم عمل  ,طیف اثر میکروبی, محل گیرنده ریبوزومی مشابه با اریترو مایسین است اما از نظر شیمیایی متفاوت است و علیه باکتروئیدها و باکتری های بی هوازی خیلی موثر است. اسهال و تهوع به همراه راش های پوستی از عوارض جانبی مصرف این دارو است.

ریسین (Ricin):

 پروتئيني است كه توسط دانه‌هاي «كرچك» توليد مي‌شود (گیاه (Ricinus communis  بسیار پایدار بوده وبه صورت پودر,  کریستال,  قرص و حل شده در آب یا اسید ضعیف استفاده می شود. و اولین بار در جنگ جهانی اول توسط آمریکا برای ساخت سلاح  بیولوژیکی استفاده شد. و گزارشاتی در مورد استفاده از این ماده در جنگ ایران و عراق نیز وجود دارد.

مکانیسم عمل: اين سم با خاصيت -N گليكوزيدازي خود يك آدنين را از Sr RNA 28 حذف مي‌كند. اين حذف، موجب مهار بيوسنتز پروتئين در يوكاريوت‌ها مي‌شود.   امروزه از روغن کرچک به عنوان یک عامل  Laxative استفاده می شود که مصرف طولاني مدت آن شديدا سمي بوده كه با توقف عملكرد روده و ايجاد اسهال دائمي موجب مرگ مي‌شود.

فوسیدیک اسید (Fusidic acid):

 باکترواستاتیک بوده وبیشتر بر کوکسی های گرم مثبت و منفی موثر است. از نظر مکانیسم عمل مرحله طویل شدن سنتز پروتئین را در پروکاریوت ها ضمن اتصال به فاکتور طویل سازی (EF-G) متوقف می کند یعنی EF-G را با پیوند کوالان به زیر واحد کوچک ریبوزوم متصل می کند و مانع ازتحرک و خاصیتGTPase   آن می شود .وانرژی لازم توسط EF-G فراهم نمی شود.

سیکلو هگزامید (Cycloheximide):

فعالیت پپتیدیل ترانسفرازی زیر واحد بزرگ ریبوزوم یوکاریوتی را مهار می کند . و بدن طریق مانع از پروتئین سازی می شود. و بیشتر در کارهای تحقیقاتی مورد مصرف قرار می گیرد .

موپیروسین (Mupirocin):

 آنتی بیوتیکی است که مانع از سنتز پروتین در پروکاریوت ها می شود بوسیله مانع شدن از اتصال اسید های آمینه به هم برای تشکیل پلی پپتید. از این آنتی بیوتیک برای درمان عفونت های پوستی خاص مثل زرد زخم استفاده می شود. و خارش , سوزش و درد از جمله عوارض این دارو به حساب می آیند.

توکسین دیفتری (diphtheria Toxin):

یک زنجیره پلی پپتیدی منفرد می باشد. این سم به گانگلیوزید GM1 موجود در غشای پلاسمایی متصل می شود . این توکسین دو قطعه دارد (A,B). این دوقطعه بوسیله پروتئاز از هم جدا می شوند  قطعه B در درداخل غشاء یک منفذ ایجاد می کند و قطعه A از این منفذ وارد سیتوپلاسم می شود. قطعه A به صورت یک آنزیم باعث اتصال یک  ADPبه پروتئین EF-2 می شود که این عمل EF-2  را غیر فعال کرده و پروتئین سازی متوقف می شود.