Die Einwirkung von UV-Strahlen (254 mµ) auf Bakterien und auf DNS führt zur Bildung einer Reihe von Photoprodukten. Thymin bildet ein Thymin-Dimeres und mindestens zwei weitere Photoprodukte. Aus Cytosin entstehen Uracil und ebenfalls mindestens zwei weitere Photoprodukte. Das Thymin-Dimere läßt sich durch Bestrahlung mit UV-Licht in wäßriger Lösung zu 87% wieder in Thymin zurückverwandeln. Bei den übrigen Photoprodukten gelingt diese Reaktion nicht.
Die durch UV-Strahlen verursachten biologischen Schäden in der Bakterienzelle dürften weitgehend auf die Bildung von dimerem Thymin zurückzuführen sein. Demgegenüber sind die übrigen Photoprodukte, die erst bei höherer UV-Dosis auftreten, nur von untergeordneter biologischer Bedeutung.
Die von der Strahlendosis abhängige Bildung der Thymin-Photoprodukte in Zellen von E. coli wurde quantitativ untersucht.
Eine Denaturierung der nativen DNS durch Erhitzen oder durch Abspalten der Purine zur Apurinsäure hat zur Folge, daß die Bildung des Thymin-Dimeren und eines der übrigen Thymin-Photoprodukte besonders stark begünstigt wird.
Bei saurer Hydrolyse wird aus den 5-Halogenuracildesoxyribosiden die DR ** etwa 3 -4-mal rascher abgespalten als aus TdR oder UdR. CdR wird unter den gleichen Bedingungen 16-fach schneller hydrolysiert. Im Gegensatz dazu ist die Ribose im Cytidin um ein Mehrfaches fester gebunden als im Uridin. Im TdR-Dimeren wird durch die Absättigung der 5.6-Doppelbindung die Stabilität der N-glykosidischen Bindung stark erniedrigt. Aus diesen Befunden ergibt sich ein Hinweis auf die Elektronendichte-Verteilung im Pyrimidinring und damit eine chemische Basis für das mutagene Verhalten verschiedener unnatürlicher Desoxyriboside.
Es wurden mehrere unkonjugierte 2.4-Diaminopteridine erstmals synthetisiert. Die Wachstumshemmung verschiedener Mikroorganismen durch 2.4-Diamino-6-[1.2-dihydroxypropyl-(ʟ-erythro)] pteridin (Aminobiopterin) und anderer unkonjugierter 2.4-Diamino-pteridine läßt sich nur mit Folsäure oder Thymin, nicht dagegen mit Biopterin aufheben.
Induction of the enzyme Δ5-3-ketosteroid isomerase in Pseudomonas testosteroni was found to be strongly inhibited by reserpine and by the alkaloids of Vinca and Ergot. Morphine, colchicine and papaverine caused weaker inhibition whilst a series of other alkaloids were almost ineffective. Ergot alkaloids were inhibitory towards all steroids tested, androgens, oestrogens and progestagens, and a similar effect was shown with the other inducible enzymes, 3α- and 3β.17β-hydroxysteroid-dehydrogenase.
Experiments with cell-free protein synthesis indicate that reserpine inhibits the induction of messenger RNA.
The non-specific inhibition of the poly U directed polymerisation of phenylalanine through polyanions was studied. This inhibition was found to be in order as follows: dextransulfate, polyethylensulfate, heparine, ribosomal RNA and alginate. It was found that poly A, poly AP and poly AG cause a specific inhibition of the poly U directed synthesis of polyphenylalanine. Poly AG and poly AP, but not poly A were found to inhibit the poly C directed polymerisation of proline as well. The mechanism of these two types of inhibition caused by polyanions has been discussed.
The effect of NNMG on the template activities of different polynucleotides (polyuridylic acid, polycytidylic acid, polyadenylic acid and copolymer of adenylic and guanylic acid 5,5:1) and t-RNS was studied. The maximum inhibition of the messenger activity was found for poly-C, followed by poly-Α and poly-U. The acceptor activity of t-RNA was found to be inhibited by NNMG: maximum for proline, followed by serine, leucine, phenylalanine and lysine. The mechanism of these inhibitions was studied using NNMG radioactively labelled on the methyl group. Different amounts of radioactivity were found in the various polynucleotides and t-RNS.
The trifluoroacetylation of thymidine at room temperature was performed using trifluoroacetic acid phenylester in pyridine. A selective protection of the 5′-position was not possible: Even low molar quantities of the trifluoroacetylating agent gave rise to bis-trifluoroacetylation. The bis-trifluoroacetyl derivatives of thymidine and 5-bromo-deoxyuridine were purified by vacuum sublimation. The completely trifluoroacetylated deoxyribosides of uracil, 5-iodouracil and adenine underwent decomposition during sublimation.
Following treatment with the β-galactosidase inducer [methyl-3H] -thiogalactoside, an induceracceptor-complex was isolated from extracts of E. coli K 12 using DEAE cellulose chromatography. Enzymatic digestion with trypsin suggested that the inducer was bound to a protein component.
Specific radioactive peaks demonstrated acceptor activity in the inducible strains E. coli K 12 and ML 3, but different results were obtained using the non-inducible mutants ML 35, ML 308 and ML 309.
The potent inhibitor of TMG-induction, o-nitrophenylfucoside, reduced the radioactive acceptor peak and caused a similar inhibition of β-galactosidase synthesis, p-nitrophenylfucoside was ineffective.
Further evidence is presented for the in vitro formation of an inducer-acceptor-complex in cell free extracts of E. coli K 12.
Methylthio-β.ᴅ-galaktosid wird in E. coli K 12, sowie in den Mutanten ML 3 und ML 308 in vivo zu einem geringen Teil in einen Phosphorsäureester, wahrscheinlich das 6-Phosphat (TMG-P) umgewandelt. TMG-P wird von E. coli K 12 aufgenommen, wirkt jedoch nicht als Induktor des Lactose-Operons. Zellfreie Extrakte aus E. coli K 12 geben die gleiche Reaktion, wobei die in vitro-Reaktion durch anorganisches Phosphat und Phosphoenolpyruvat stimuliert wird.
Bei der UV-Bestrahlung von Uracil-[5.6-3H] bilden sich je nach eingestrahlter Energie dimeres Uracil und Uracil-Wasseranlagerungsprodukt [5.6-Dihydro-6-hydroxyuracil] als radioaktive Photoprodukte. Während bei der Synthese des Wasseranlagerungsproduktes ein beträchtlicher sekundärer Isotopeneffekt wirksam wird, verändert sich die Radioaktivität des dimeren Uracils gegenüber der des Ausgangsuracils kaum.
Wird das Wasseranlagerungsprodukt durch Erwärmen zu Uracil zurückgewandelt, so dehydratisiert das Molekül ebenfalls unter Mitwirkung eines Isotopeneffektes. Wird das Uracildimere zu Uracil rückgewandelt, so beobachtet man keinen Isotopeneffekt.
Bei der Bestrahlung von Uracil in Tritium-haltigem Wasser werden nur sehr geringe Radioaktivitäten in die Photoprodukte eingebaut. Der Isotopeneffekt beträgt ca. 8. — Durch Synthese der Photoprodukte aus spezifisch an C-5 oder C-6 Tritium-markiertem Uracil bzw. durch Bromierung von 5.6-Tritium-markiertem Uracil bzw. dessen Photoprodukten zu den 5-Brom-Derivaten erhält man Hinweise, daß der Geschwindigkeits-bestimmende Schritt der Wasseraddition an C-6 des Uracils verläuft. Die inversen sekundären Isotopeneffekte betragen für Tritium an C-6 etwa 0,65, für Tritium an C-5 dagegen nur 0,95.
The photodynamic inactivation of nucleic acids with pyronin, methylene blue, thiopyronin and furocoumarines has been studied. The template efficiency of DNA in RNA-Polymerase reaction was found to be decreased after the treatment of DNA with these compounds. However, the magnitude of their inhibiting capacity varied from one compound to the other. Psoralen and thiopyronin were found to be the most active inhibitors followed by xanthotoxin and methylene blue respectively. At a lower temperature the inhibiting capacity of thiopyronin was considerably decreased but that of psoralen remained nearly unaffected. We have also tried to show evidence for a complimentary code in t-RNA through a specific destruction of guanine with thiopyronin.
It is possible to determine the anomeric configuration of nucleosides by a simple, spectrophotometric assay, using the nucleoside phosphorylase activity of cell-free extracts from E. coli. β-nucleo-sides are split, a-anomers remain unchanged. For a single estimation 20-40 µg of nucleoside are required. 6-Azauracil- and 8-azaguanine-β-ᴅ-riboside and some nucleoside phosphates are resistant, a fact, which is of interest in view of the specificity of nucleoside phosphorylases.
Glycol causes a denaturation of the DNA double helix structure in solution. As could be shown earlier, heat denaturation of DNA leads to an increased dimerization of thymine following uvirradiation. In contrast to this, thymine dimer is not increased - but is even slightly decreased - when DNA is uv-irradiated in the presence of glycol. These results are discussed with regard to the distortion of the hydration layer and the hydrophobic stacking of bases, as influenced by glycol.
Steroid initiated enzyme induction (Δ5-Ketosteroid-Isomerase, 3α-Hydroxysteroid-Dehydrogenase, and 3β.17β-Hydroxysteroid-Dehydrogenase) in Pseudomonas testosteroni was investigated with respect to the kinetics of induction, operon control of the induced enzymes, and the relative strengths of various inducers. The induction process was followed indirectly by selective inhibition of different stages in the protein synthetic pathway. Comparisons between bacterial and mammalian steroid induction are discussed.
Nach Kultivierung von Enterococcus Stei mit 14C-markiertem 5-Chlor-, 5-Brom- oder 5-Jod-Uracil wurde aus den Zellen die DNS isoliert und hoch gereinigt. Durch UV-Bestrahlung dieser DNS in wäßriger Lösung werden die eingebauten 5-Halogen-Uracile photochemisch verändert. Beim Abbau dieser bestrahlten DNS findet man neben geringen Mengen nicht-identifizierter Photoprodukte als überwiegendes Strahlenprodukt nach Hydrolyse mit Perchlorsäure Uracil und nach fermentativem Abbau Uracildesoxyribosid. Die Dehalogenierung von BU und JU in der DNS verläuft in Abhängigkeit von der Bestrahlungsstärke etwa gleich schnell, während CU sehr viel langsamer dehalogeniert wird.
Die photochemische Dehalogenierung des BU erfolgt in der nativen DNS am leichtesten, weniger gut in der Hitze-denaturierten DNS und nur in geringem Maße in der Apurinsäure.
A study on the effect of UV-irradiated polyuridylic acid on the incorporation of phenylalanine into the polypeptide precipitable through trichloroacetic acid, in a cell-free system from E. coli was made. Attempts were made to reactivate the UV-inactivated polyuridylic acid through hydrogen peroxide, uranyl acetate and visible light. We could show that polyuridylic acid irradiated at a dose of 1.2 ×105 ergs/mm2 could be completely reactivated, while the one irradiated at a higher dose of 2.4 ×105 ergs/mm2 could not be completely reactivated under the conditions of our experiment. We have studied the effects of hydrogen peroxide and uranyl acetate on UV-irradiated polyuridylic acid chemically as well. Our results altogether show that the photoreactivating effect of uranyl acetate and hydrogen peroxide is due to their ability to split the uracil dimers formed during UV-irradiation.
At pH 5.3 and 4.5 the half life of valyl-, threonyl-, leucyl- and seryl-tRNA from E. coli K 12 is significantly higher than at pH 6.8. While no changes were observed in the MAK elution patterns of valyl- and threonyl-tRNA, leucyl-tRNA was eluted in two peaks at pH 6.8 and 5.3 and in one broad peak at pH 4.5. Seryl-TRNA - two peaks at pH 6.8 - was separated in three peaks at pH 5.3 and 4.5. Rechromatography of these peaks at the other pH suggests the existence of at least four species of seryl-tRNA in E. coli K 12.