푸로마이신

푸로마이신
이름
	IUPAC 이름 3′-deoxy-N,N-dimethyl-3′-(O-methyl-L-tyrosinamido)adenosine
	체계명 (2S)-2-amino-N-{(2S,3S,4R,5R)-5-[6-(dimethylamino)-9H-purin-9-yl]-4-hydroxy-2-(hydroxymethyl)oxolan-3-yl}-3-(4-methoxyphenyl)propanamide
식별자
CAS 번호	53-79-2 (자유 염기) ; 58-58-2 (DiHCl) ;
3D 모델 (JSmol)	Interactive image;
ChEBI	CHEBI:17939 ;
ChEMBL	ChEMBL469912 ;
ChemSpider	388623 ;
DrugBank	DB08437 ;
KEGG	D05653 ;
MeSH	Puromycin
PubChem CID	439530;
UNII	4A6ZS6Q2CL ; PGN54228S5 (DiHCl) ;
CompTox Dashboard (EPA)	DTXSID8036788 ;
	InChI InChI=1S/C22H29N7O5/c1-28(2)19-17-20(25-10-24-19)29(11-26-17)22-18(31)16(15(9-30)34-22)27-21(32)14(23)8-12-4-6-13(33-3)7-5-12/h4-7,10-11,14-16,18,22,30-31H,8-9,23H2,1-3H3,(H,27,32)/t14-,15+,16+,18+,22+/m0/s1 Key: RXWNCPJZOCPEPQ-NVWDDTSBSA-N ; InChI=1/C22H29N7O5/c1-28(2)19-17-20(25-10-24-19)29(11-26-17)22-18(31)16(15(9-30)34-22)27-21(32)14(23)8-12-4-6-13(33-3)7-5-12/h4-7,10-11,14-16,18,22,30-31H,8-9,23H2,1-3H3,(H,27,32)/t14-,15+,16+,18+,22+/m0/s1 Key: RXWNCPJZOCPEPQ-NVWDDTSBBO;
	SMILES O=C(N[C@@H]3[C@H](O[C@@H](n2cnc1c2ncnc1N(C)C)[C@@H]3O)CO)[C@@H](N)Cc4ccc(OC)cc4;
성질
화학식	C22H29N7O5
몰 질량	471.50956
	달리 명시된 경우를 제외하면, 표준상태(25 °C [77 °F], 100 kPa)에서 물질의 정보가 제공됨. 확인 (관련 정보 ?) 정보상자 각주

푸로마이신(영어: puromycin)은 번역 과정에서 폴리펩타이드 사슬 합성을 조기에 종결시키는 단백질 합성 저해 항생제이다.

번역의 저해

푸로마이신은 세균인 스트렙토미세스 알보니게르(Streptomyces alboniger)로부터 유래한 아미노뉴클레오사이드 항생제로^[1] 리보솜에서 일어나는 번역 과정에서 조기 사슬 종결을 유발한다. 분자의 일부는 아미노아실화된 tRNA의 3' 말단과 유사하다. 푸로마이신은 A 부위에 들어가서 성장하는 사슬로 이동하여 푸로마이실화된 신생 사슬이 형성되고 사슬이 조기에 방출된다.^[2] 현재 정확한 작용 메커니즘은 알려져 있지 않지만, 3' 위치에는 tRNA의 정상적인 에스터 결합 대신 아마이드 결합이 포함되어 있다. 이로 인해 분자는 가수분해에 대한 저항력이 훨씬 커지고 리보솜이 정지한다.

푸로마이신은 원핵생물이나 진핵생물 모두에 대해 선택적이다.

또한 주목할 점은 푸로마이신은 mRNA 디스플레이에 중요하다는 것이다. 이 반응에서 푸로마이신 분자는 mRNA 주형의 끝에 화학적으로 부착되고, 이후 단백질로 번역된다. 그러면 푸로마이신은 성장하는 펩타이드 사슬에 공유 결합을 형성하여 mRNA가 번역 산물에 물리적으로 결합될 수 있다.

푸로마이실화된 신생 사슬을 인식하는 항체는 새로 합성된 폴리펩타이드를 정제하고^[3] 면역형광법을 통해 활발하게 번역되는 리보솜의 분포를 시각화하는 데에도 사용될 수 있다.^[4]

펩티데이스 저해제

푸로마이신은 다이펩티딜펩티데이스 II(세린 펩티데이스)와 세포질 알라닐 아미노펩티데이스(메탈로펩티데이스)의 가역적 저해제이다.^[5]^[6] 저해 메커니즘은 잘 이해되지 않지만, 푸로마이신을 사용하면 아미노펩티데이스 M(활성)과 세포질 알라닐 아미노펩티데이스(푸로마이신에 의해 저해됨)를 구별할 수 있다.

세포 배양

푸로마이신은 세포 배양 시스템에서 선택적 제제로 세포생물학에서 사용된다. 푸로마이신은 원핵세포와 진핵세포에 독성이 있다. 푸로마이신에 대한 내성은 스트렙토미세스 생산 균주에서 발견된 푸로마이신 N-아세틸기전이효소(PAC)를 암호화하는 pac 유전자에 의해 부여된다. 푸로마이신은 물에 녹으며(50mg/mL), 10mg/mL에서 무색 용액이다. 푸로마이신은 -20 °C에서 보관할 경우 용액 상태로 1년 동안 안정적이다. 세포 배양에서 선택제로서 권장되는 복용량은 1~10 μg/mL 범위이지만, 농도가 1 μg/mL만큼 낮아도 진핵세포에 독성을 나타낼 수 있다. 푸로마이신은 빠르게 작용하여 내성이 없는 세포의 99% 이상을 하루 안에 죽일 수 있다.

대장균의 선택

푸로마이신은 대장균에 대한 활성이 약하다. 푸로마이신 내성 형질전환체는 푸로마이신 125 μg/mL이 보충된 LB 아가 배지에서 선별된다. 하지만 대장균을 선택하기 위해 푸로마이신을 사용하려면 정확한 pH 조절이 필요하며, 어떤 균주를 선택하느냐에 따라 달라진다. 번거로움 없는 선택과 최적의 결과를 위해 특별히 변형된 푸로마이신을 사용하는 것이 가능하다. 푸로마이신을 함유한 플레이트는 4 °C에서 보관할 경우 1개월 동안 안정적이다.^[7]

효모의 선택

효모의 푸로마이신 내성은 푸로마이신 N-아세틸기전이효소(pac) 유전자의 발현을 통해서도 부여될 수 있다.^[8] 푸로마이신의 치사 농도는 포유류 세포주보다 사카로미세스 세레비시아(Saccharomyces cerevisiae) 균주에서 훨씬 더 높다. 다제내성 유출 펌프 Pdr5를 암호화하는 유전자가 결실되면 세포가 푸로마이신에 민감해진다.

쥐에서의 기억 상실

기억 과정에 필요한 장기적인 시냅스 가소성은 단백질 수준에서 형태학적 변화를 필요로 한다. 푸로마이신은 진핵세포에서 단백질 합성을 저해하기 때문에 연구자들은 이 약물을 주사하면 쥐에게 단기 기억 상실과 장기 기억 상실이 모두 발생한다는 것을 보여줄 수 있었다.^[9]

같이 보기

각주

↑ Puromycin from PubChem
↑ Pestka, S. (1971). “Inhibitors of ribosome functions”. 《Annu. Rev. Microbiol.》 25: 487–562. doi:10.1146/annurev.mi.25.100171.002415. PMID 4949424.
↑ Eggers DK, Welch WJ, Hansen WJ (1997). “Complexes between nascent polypeptides and their molecular chaperones in the cytosol of mammalian cells”. 《Mol Biol Cell》 8 (8): 1559–1573. doi:10.1091/mbc.8.8.1559. PMC 276176. PMID 9285825.
↑ Starck SR, Green HM, Alberola-Ila J, Roberts RW (2004). “A general approach to detect protein expression in vivo using fluorescent puromycin conjugates”. 《Chem. Biol.》 11 (7): 999–1008. doi:10.1016/j.chembiol.2004.05.011. PMID 15271358.
↑ Dando, Pam M.; Young, Nina E.; Barrett, Alan J. (1997). 〈Aminopeptidase PS: a Widely Distributed Cytosolic Peptidase〉. Hopsu-Havu, Väinö K.; Järvinen, Mikko; Kirschke, Heidrun (편집). 《Proteolysis in Cell Functions》. IOS Press. 88–95쪽. ISBN 978-90-5199-322-6.
↑ McDonald JK, Reilly TJ, Zeitman BB, Ellis S (1968). “Dipeptidyl arylamidase II of the pituitary. Properties of lysylalanyl-beta-naphthylamide hydrolysis: inhibition by cations, distribution in tissues, and subcellular localization”. 《The Journal of Biological Chemistry》 243 (8): 2028–37. doi:10.1016/S0021-9258(18)93545-3. PMID 5646493.
↑ “Puromycin.com - Working concentrations (Protocols)”. 2014년 10월 10일에 원본 문서에서 보존된 문서. 2014년 5월 11일에 확인함.
↑ MacDonald C, Piper RC (2015). “Puromycin- and methotrexate-resistance cassettes and optimized Cre-recombinase expression plasmids for use in yeast”. 《Yeast》 32 (5): 423–38. doi:10.1002/yea.3069. PMC 4454448. PMID 25688547.
↑ Flexner, J. B.; Flexner, L. B.; Stellar, E. (1963년 7월 5일). “Memory in mice as affected by intracerebral puromycin”. 《Science》 141 (3575): 57–59. Bibcode:1963Sci...141...57F. doi:10.1126/science.141.3575.57. ISSN 0036-8075. PMID 13945541. S2CID 29071662.

[1] Puromycin from PubChem

[2] Pestka, S. (1971). “Inhibitors of ribosome functions”. 《Annu. Rev. Microbiol.》 25: 487–562. doi:10.1146/annurev.mi.25.100171.002415. PMID 4949424.

[3] Eggers DK, Welch WJ, Hansen WJ (1997). “Complexes between nascent polypeptides and their molecular chaperones in the cytosol of mammalian cells”. 《Mol Biol Cell》 8 (8): 1559–1573. doi:10.1091/mbc.8.8.1559. PMC 276176. PMID 9285825.

[4] Starck SR, Green HM, Alberola-Ila J, Roberts RW (2004). “A general approach to detect protein expression in vivo using fluorescent puromycin conjugates”. 《Chem. Biol.》 11 (7): 999–1008. doi:10.1016/j.chembiol.2004.05.011. PMID 15271358.

[5] Dando, Pam M.; Young, Nina E.; Barrett, Alan J. (1997). 〈Aminopeptidase PS: a Widely Distributed Cytosolic Peptidase〉. Hopsu-Havu, Väinö K.; Järvinen, Mikko; Kirschke, Heidrun (편집). 《Proteolysis in Cell Functions》. IOS Press. 88–95쪽. ISBN 978-90-5199-322-6.

[6] McDonald JK, Reilly TJ, Zeitman BB, Ellis S (1968). “Dipeptidyl arylamidase II of the pituitary. Properties of lysylalanyl-beta-naphthylamide hydrolysis: inhibition by cations, distribution in tissues, and subcellular localization”. 《The Journal of Biological Chemistry》 243 (8): 2028–37. doi:10.1016/S0021-9258(18)93545-3. PMID 5646493.

[7] “Puromycin.com - Working concentrations (Protocols)”. 2014년 10월 10일에 원본 문서에서 보존된 문서. 2014년 5월 11일에 확인함.

[8] MacDonald C, Piper RC (2015). “Puromycin- and methotrexate-resistance cassettes and optimized Cre-recombinase expression plasmids for use in yeast”. 《Yeast》 32 (5): 423–38. doi:10.1002/yea.3069. PMC 4454448. PMID 25688547.

[9] Flexner, J. B.; Flexner, L. B.; Stellar, E. (1963년 7월 5일). “Memory in mice as affected by intracerebral puromycin”. 《Science》 141 (3575): 57–59. Bibcode:1963Sci...141...57F. doi:10.1126/science.141.3575.57. ISSN 0036-8075. PMID 13945541. S2CID 29071662.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]