단백질 합성 저해제

단백질 합성 저해제(蛋白質合成沮害劑, 영어: protein synthesis inhibitor)는 새로운 단백질의 합성으로 직접 이어지는 과정을 방해하여 세포의 생장이나 증식을 멈추게 하거나 늦추는 화합물이다.^[1]

mRNA 번역의 단순화된 모식도

리보솜은 나노 스케일에서 단백질 동역학을 활용하여 RNA를 단백질로 번역하는 생물학적 기계이다.

이 정의를 광범위하게 해석하면 농도에 따라 거의 모든 화합물을 설명하는 데 사용할 수 있지만, 실제로는 일반적으로 번역 기구(리보솜 자체 또는 번역인자)에서 분자 수준에서 작용하는 화합물을 의미하며,^[2] 원핵생물과 진핵생물 리보솜 구조 사이의 주요 차이점을 이용한다.

메커니즘

일반적으로 단백질 합성 저해제는 세균의 mRNA가 단백질로 번역되는 과정의 여러 단계(개시, 신장(아미노아실-tRNA 진입, 교정, 펩티딜기 전이, 세균의 자리옮김 포함), 종결)에서 작용한다.

초기 단계

• 리파마이신은 베타-소단위체에 결합하여 DNA 의존성 RNA 중합효소를 저해함으로써 세균의 DNA가 mRNA로 전사되는 것을 저해한다.
• 알파-아마니틴은 진핵생물 DNA 전사 기구의 강력한 저해제이다.

개시

• 리네졸리드는 개시 단계에서 작용하여^[3] 개시 복합체의 형성을 막는 것으로 추정되지만 그 메커니즘은 아직 완전히 이해되지 않았다.^[4]

리보솜 조립

• 아미노글리코사이드는 세균의 30S 리보솜 소단위체와 결합하여 리보솜 조립을 방해한다.^[5]

아미노아실-tRNA 진입

• 테트라사이클린과 티게사이클린^[6](테트라사이클린과 관련된 글리실사이클린)은 리보솜의 A 자리를 차단하여 아미노아실-tRNA의 결합을 방해한다.

교정

• 아미노글리코사이드는 다른 잠재적 작용 메커니즘 중에서도 교정 과정을 방해하여 합성 과정에서 오류 발생률을 증가시키고 조기 종결을 초래한다.^[7]

펩티딜기 전이

• 클로람페니콜은 세균과 미토콘드리아 모두에서 50S 리보솜 소단위체의 신장 과정에서 펩티딜기의 전이를 차단한다.
• 마크롤라이드는 리보솜 자리옮김^[8] 및 기타 잠재적 메커니즘을 저해하는 것과 마찬가지로 50S 리보솜 소단위체에 결합하여 펩티딜기의 전이를 저해한다.
• 퀴누프리스틴/달포프리스틴과 같은 스트렙토그라민은 달포프리스틴과 함께 상승효과를 나타내어 퀴누프리스틴의 결합을 강화하고 펩티딜기의 전이를 저해한다.^[9] 퀴누프리스틴은 50S 리보솜 소단위체의 근처 부위에 결합하여 폴리펩타이드의 신장을 방해하고^[9] 불완전한 사슬이 방출되도록 한다.^[9]
• 제네티신은 G418이라고도 불리며, 원핵생물과 진핵생물의 리보솜 모두에서 신장 단계를 저해한다.^[10]
• 트리코테센 미코톡신은 펩타이드 사슬의 신장의 강력하고 비선택적인 저해제이다.^[11]

리보솜 자리옮김

• 마크롤라이드,^[8] 클린다마이신,^[12] 아미노글리코사이드^[7](이 세 가지 약물은 모두 다른 잠재적 작용 메커니즘을 가지고 있음)는 리보솜 자리옮김을 저해하는 효과가 있는 것으로 나타났다.
• 푸시드산은 리보솜에서 신장인자 G(EF-G)의 전환을 방해한다.
• 리신은 진핵생물의 60S 리보솜 소단위체의 rRNA를 효소적으로 변형시켜 신장을 저해한다.^[13][14]

종결

• 마크롤라이드^[15][16]와 클린다마이신^[15][16](둘 다 다른 잠재적 메커니즘을 가지고 있음)은 리보솜에서 펩티딜-tRNA의 조기 분리를 유발한다.
• 푸로마이신은 티로시닐 아미노아실-tRNA와 유사한 구조를 가지고 있다. 따라서 리보솜의 A 자리에 결합하여 펩타이드 결합의 형성에 참여하고 펩티딜-푸로마이신을 생성한다. 그러나 이것은 자리옮김에 관여하지 않고 리보솜에서 빠르게 분리되어 폴리펩타이드 합성이 조기에 종결되도록 한다.
• 스트렙토그라민은 또한 펩타이드 사슬의 조기 방출을 유발한다.^[17]

특정되지 않은 메커니즘의 단백질 합성 저해제

• 레타파물린^[18]
• 무피로신
• 푸시드산

결합 부위

다음의 항생제는 리보솜의 30S 소단위체에 결합한다.

• 아미노글리코사이드^[17]
• 테트라사이클린^[17]

다음의 항생제는 50S 리보솜 소단위체에 결합한다.

• 클로람페니콜^[17]
• 클린다마이신^[17]
• 리네졸리드^[17] (옥사졸리논)
• 마크롤라이드^[17]
• 텔리스로마이신^[17]
• 스트렙토그라민^[17]
• 레타파물린^[18]

같이 보기

생물학 포털

• 단백질 생합성
• 세균의 번역
• 고세균의 번역
• 진핵생물의 번역