DNA-Gyrase
von altgriechisch: γῦρος ("gyros") - Kreis, Rundung
Synonym: Gyrase
Englisch: DNA gyrase, gyrase
Definition
Die DNA-Gyrase ist ein Enzym, das die Entdrillung von geschlossenen DNA-Molekülen durch Verminderung der Molekülspannung unterstützt. Sie kommt ausschließlich bei Bakterien und Archaea vor.
Biochemie
Das Enzym ist eine Topoisomerase vom Typ II. Es ist ein Tetramer aus vier Untereinheiten, je zwei 2A- und 2B-Untereinheiten, die auch als GyrA und GyrB gelabelt werden. Das Molekül erinnert an eine molekulare Schere und besitzt drei Pforten ("gates"), die sich unter ATP-Verbrauch sequenziell öffnen und schließen. Sie werden als "N-gate", "DNA-gate" und "C-gate" bezeichnet.
Die DNA-Gyrase kommt in prokaryotischen Zellen vor, wo sie während der Replikation zu einem Doppelstrangbruch in der DNA führt. Es kommt zu einem sogenannten negativen Supercoiling, wodurch die Helix entdrillt und eine Ablesung und Verdoppelung des Erbgutes erst ermöglicht wird.
Pharmakologie
Aufgrund der Tatsache, dass die Gyrase ein prokaryotisches Enzym ist und somit nur bei Bakterien vorkommt, spielt es als Drug Target der Antibiotikatherapie eine wichtige Rolle. Ein Beispiel sind die Gyrasehemmer, deren Affinität zur Gyrase deutlich höher ist als zu den im menschlichen Körper vorkommenden Topoisomerasen. Auch wenn der Wirkmechanismus nicht streng selektiv ist, ermöglicht dies den Einsatz geeigneter Wirkstoffe in der Pharmakologie. Zu den Gyrasehemmern gehören u.a.:
- Chinolone (Fluorochinolone)
- Triazaacenaphthylene (Gepotidacin)
- Cinnoline
- Aminocumarine
- Pyridopyrimidine
- Naphthyridine
Aminocumarine, wie Novobiocin, gehören zu den indirekten Gyrasehemmern, da sie nicht das aktive Zentrum, sondern die Bindung des für die Funktion der Gyrase notwendigen ATPs hemmen.