พูโรมัยซิน

พูโรมัยซิน () เป็นยาปฏิชีวนะในกลุ่มอะมิโนไกลโคไซด์ สังเคราะห์ขึ้นได้จากแบคทีเรีย "Streptomyces alboniger" พูโรมัยซินจะออกฤทธิ์ยับยั้งการสังเคราะห์โปรตีนของแบคทีเรีย โดยการทำให้การสังเคราะห์โปรตีนของแบคทีเรียสิ้นสุดเร็วกว่าปกติในระหว่างกระบวนการการแปรรหัสพันธุกรรม ส่งผลให้เซลล์แบคทีเรียนั้นขาดโปรตีนที่จำเป็นในการดำรงชีวิตและเพิ่มจำนวน จนทำให้แบคทีเรียนั้นตายไปในที่สุด พูโรมัยซินละลายน้ำได้ค่อนข้างดี (50 mg/ml) ณ ที่ความเข้มข้นไม่เกิน 10 mg/ml จะเป็นสารละลายใสไม่มีสี โดยพูโรมัยซินในรูปแบบสารละลายนี้จะคงสภาพอยู่ได้เป็นระยะเวลา 1 ปี ณ อุณหภูมิ -20 °C.

พูโรมัยซินเป็นยาปฏิชีวนะกลุ่มย่อยอะมิโนนิวคลีโอไซด์ ที่สกัดได้จากแบคทีเรีย "Streptomyces alboniger" ซึ่งยานี้จะออกฤทธิ์รบกวนการสังเคราะห์โปรตีนของแบคทีเรียก่อโรค โดยทำให้การสังเคราะห์โปรตีนนั้นๆสิ้นสุดกระบวนการเร็วกว่าปกติในช่วงที่มีการการแปรรหัสพันธุกรรมในไรโบโซมของเซลล์แบคทีเรีย โดยพูโรมัยซินมีส่วนของโครงสร้างที่คล้ายคลึงกับปลายสาย 3' ของอะมิโนอะซิทิเลทเตด ทีอาร์เอ็นเอ (aminoacylated tRNA) ซึ่งส่วนนี้จะเข้าจับตำแหน่ง A site บนไรโบโซมของแบคทีเรียแทนทีอาร์เอ็นเอ จนเกิดเป็นสายพูโรมิซิเลท (puromycylated nascent chain) ขึ้น และทำให้สายพอลีเพพไทด์ที่กำลังสังเคราะห์ในไรโบโซมนั้นสิ้นสุดและถูกปล่อยออกไปเร็วกว่าปกติ ซึ่งสายพอลีเพพไทด์ที่ได้นี้จะไม่สามารถทำงานได้ ส่งผลให้เซลล์แบคทีเรียนั้นไม่สามารถดำรงชีวิตและขยายพันธุ์ได้ จนตายไปในที่สุด ทั้งนี้ กลไกการออกฤทธิ์โดยละเอียดของพูโรมัยซินนั้นยังไม่ทราบแน่ชัดเท่าใดนัก แต่การที่ตำแหน่ง 3' ของพูโรมัยซินมีหมู่แทนที่เอไมด์แทนที่จะเป็นเอสเทอร์เหมือนที่พบในทีอาร์เอ็นเอนั้น ทำให้ยานี้มีความคงทนต่อการเกิดปฏิกิริยาไฮโดรไลสิส และส่งผลยับยั้งการทำงานของไรโบโซมได้ดี อย่างไรก็ตาม พูโรมัยซินนั้นไม่ได้ออกฤทธิ์อย่างจำเพาะ โดยจะส่งผลต่อทั้งเซลล์โพรคาริโอตและยูคาริโอต

นอกจากนี้ พูโรมัยซินยังออกฤทธิ์ยับยั้งเอนไซม์ dipeptidyl-peptidase II (serine peptidase) และเอนไซม์ cytosol alanyl aminopeptidase (metallopeptidase) แบบผันกลับได้ โดยกลไกการยับยั้งนี้ยังไม่เป็นที่ทราบแน่ชัด ยิ่งไปกว่า พูโรมัยซินยังถูกนำมาใช้เพื่อแยกเอนไซม์สองชนิดออกจากกัน คือ เอนไซม์ aminopeptidase M ที่ถูกกระตุ้นได้โดยพูโรมัยซิน และเอนไซม์ cytosol alanyl aminopeptidase ที่ถูกยับยั้งได้โดยพูโรมัยซิน

ในการศึกษาด้านชีววิทยาของเซลล์ได้มีการนำเอาพูโรมัยซินมาใช้ในระบบการเพาะเลี้ยงเซลล์ เนื่องด้วยคุณสมบัติที่เป็นพิษต่อทั้งเซลล์โพรคาริโอตและยูคาริโอต โดยเซลล์ตัวอย่างจะถูกทำให้ทนต่อพูโรมัยซินด้วยการตกแต่งพันธุกรรมด้วยยีนดื้อยาที่มีชื่อว่า "pac gene" ที่ทำหน้าที่ผลิตเอนไซม์ "N"-acetyl-transferase ที่ได้จากแบคทีเรียสกุลสเตรปโตมัยซิส จากนั้นเซลล์ตัวอย่างจะถูกนำไปเพาะเลี้ยงในอาหารจำเพาะที่มีพูโรมัยซินละลายอยู่ที่ความเข้มข้น 1-10 μg/ml (ถึงแม้ว่าความเป็นพิษต่อยูคาริโอตของพูโรมัยซินนั้นจะเกิดขึ้นได้ที่ความเข้มข้นน้อยกว่า 1 μg/ml ก็ตาม) พูโรมัยซินจะออกฤทธิ์ฆ่าเซลล์ที่ไม่ได้รับการตกแต่งพันธุกรรมด้วยยีนดื้อยาได้มากถึงร้อยละ 99 ภายในระยะเวลา 2 วัน

พูโรมัยซินออกฤทธิ์ต้าน "E. coli" ได้น้อยมาก โดยจะทำการเพาะเลี้ยงหาสายพันธุ์ที่ทนต่อพูโรมัยซินในอาหารเลี้ยงเชื้อ LB agar ที่มีความเข้มข้นของพูโรมัยซิน 125 µg/ml แต่การใช้พูโรมัยซินในการคัดเลือกสายพันธุ์ "E. coli" นี้ต้องการการปรับ pH ของสารละลายที่แม่นยำ ณ ค่าที่ต่างกันออกไป ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับสายพันธุ์ที่ต้องการคัดเลือก จานเพาะเชื้อที่ผสมพูโรมัยซินแล้วมีความคงตัวประมาณ 1 เดือนเมื่อเก็บไว้ที่อุณหภูมิ 4 °C.

การดื้อต่อพูโรมัยซินในยีสต์พบว่าเกิดจากการแสดงออกของยีน puromycin N-acetyl-transferase ("pac") ความเข้มข้นของพูโรมัยซินที่ใช้ในการคัดเลือกยีสต์อย่างบริเวอร์ยีสต์นั้นจะสูงกว่าที่ใช้ในการคัดเลือกเซลล์ของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม ทั้งนี้ การกำจัดยีนที่ก่อให้เกิดการดื้อต่อยาหลายขนานผ่านกลไกการขับยาออกอย่าง ยีน Pdr5 จะทำให้เซลล์มีความไวต่อพูโรมัยซินเพิ่มขึ้นได้