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Wirkung von Rntgenstrahlen bei der Proteinsynthese in vitro.

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Wirkung von Rontgenstrahlen bei der
Proteinsynthese in vitro
Reaktionen mit Einkristallen von Nioboxyden [*I
Von Dr. R. Gruchn, Dr. F. Schtdtc und Prof. Dr. H. Schlfer
Von Prof. Dr. A. Wackcr und P. Chandra
Anorganisch-Chemisches Institut der Universitat Miinster
lnstitut fur Therapeutische Biochemie der Universitat
Frankfurt/Main
Der chcmische Transport [l] liefert verschiedene Nb205Modifikationcn [2, 31 sowie Nb(IV) und Ti(1V) cnthaltendc
Phascn [4-61 in Einkristallen, die oft bis zu mehreren mm
groR sind. Wir fanden, da8 bei einem Teil der Stoffe Uniwandlungcn und Redoxreaktionen ablaufen konnen, ohne
daB dcr Einkristallcharakter verloren gcht (Tabelle). Bcsonders fallt auf, daB sich monoklincs Nb02,417 (I) in (ebenfalls monoklines) H-Nb205 iiberfuhren IaBt, rhombisches
Nb02.417 (11) jedoch nicht.
Pyrimidine sind gcgen Rontgcnstrahlen wesentlich cmpfindlichcr als Purine [l]. So zerstoren etwa 450 kr in einer waRrigen Losung 50 Cytosin, Thymin und Uracil, 20 % Guanin,
jedoch nur 8 % Adenin 121. Die gleiche Empfindlichkeit der
Basen Uracil und Adenin zeigt sich in den Polynuclcotiden.
% Hemmung der Synthese von
Rontgendosis
MI
Polylysin
bei Bestrahlung von
ni-RNS
0
20
40
80
160
1
Polyphenylalanin
I
1
t-RNS
0
1 0
32
45
71
87
9
11
14
17
I m-RNS
0
13
23
31
I 33
1 t-RNS
‘
-
0
I5
19
23
-
Reaktionen mit Einkristallen (31
(Erhitzen an Luft; Versuch 21 und 23: Reduktion mit H2/H20).
Ausgangssubstanz
(Einkristall)
1
(blau)
P-Nhz05 (hlau)
Endprodukt von 4
P-NbzOs (farbl.)
160 kr zerstoren in Polyuridylsaure (Poly-U) 32 % Uracil, in
Polyadenylsaure (Poly-A) 3 % Adenin. Wir fanden, da13 sich
diese unterschiedliche Strahlenempfindlichkeit auch bei der
Proteinsynthcse im zellfreien System [3] zeigt.
Wie aus der Tabelle hervorgeht, sinkt dcr Einbau des Phenylalanins (m-RNS = Poly-U) in Abhangigkeit von der Strahlendosis. Eine 50-proz. Hemmung crhalt man mit etwa 45 kr.
Dagegen wird die Synthcse des Polylysii?s (m-RNS = Poly-A)
auch durch eine Dosis von 160 kr nur zu etwas mchr als 30
gehemmt. Ubertragcr-RNS (t-RNS) zeigt eine zur m-RNS
entgegengesctzte Strahlenempfindlichkeit : die Lysin iibertragende t-RNS ist beinahe doppelt so empfindlich wie die
Phenylalanyl-t-RNS. Dies konnte ein Hinweis dafur sein, daR
in der t-RNS tatsachlich der Anticode AAA fur Phenylalanin
und U U U fur Lysin vorhanden und fur das Znsammenwirken
mit der t-RNS bei der Proteinsynthcse notwendig ist.
Unherucksichtigt blich die Zerstorung der Ribosephosphatkette in den Nucleinsauren [I]. D a die Kettcnlange von PolyLJ und Poly-A die Proteinsynthese beeinfluBt [4],muRte cine
Vcrkiirzung der m-RNS hemmend auf die Proteinsynthese
wirken. Man kann aber annehmen, daR die Riboscphosphatkette der verschiedcnen Nucleinsauren in ctwa gleichem AusmaR zerstort wird, so da8 die unterschiedliche Strahlenempfindlichkeit des Einbaus von Phenylalanin und Lysin nur auf
die unterschiedliche Zerstorung der Basen Uracil und Adenin
in den Codons zuruckzufuhren ist. Dies croffnet neben dcr
spezifischen strahlenchemischen Veranderung der Purine und
Pyrimidine mit UV-Licht [5j eine weitere Moglichkeit fur
eine Sequenzanalyse der zur Proteinsynthese notwendigen
Tripletts.
Eingegangen am 3. Juli 1964
[Z 7741
[ I ] G. Scholes in J. A . V . Butler, H. E. HuxIey u. R . E. Zirkle:
Progress in Biophysics and Molecular Biology. Pergarnon Press,
London 1963, Bd. 13, S. 59.
[ 2 ] E . - R . Lochmann, D . Weinblum u. A . Wacker, Biophysik I ,
396 (1964).
[3] M . W . Nirenberg u. S. H . Matthaei, Proc. nat. Acad. Sci.
USA 47, 1588 (1961).
[4] 0. W. Jones, E. E. Townsend, H . A. Sober u. L. A . Heppel,
Biochemistry 3, 238 (1964).
[5] A. Wacker, D . Jacherts u. B. Jacherts, Angew. Chem. 74, 653
(1962); Angcw. Chem. internat. Edit. I , 509 (1962).
16) A. Wacker, M . Ishimoto, P . Chandra 11. R . Selzer, 2. Naturforsch. 19b, 406 (1964).
[7] K . S . Kirby, Biochem. J. 64, 605 (1956).
/ Nr. 15
Std.
-
Ergehnis
(opt. u. rontgenograph. Befund)
860
80
einkrist. B-NblO:
900
18
einkrist. B-Nbz05 (hlau):
a n den Kanten farhl.,
polykrist. H-NbOz,rn
polykrist. H-NbOz,so (farhl.)
(blau [7])
31
B-NbzOs
Angew. Chem. / 76. Jahrg. 1964
Temperung
bei “ C
A
Endprodukt von 6
950-1000
--
4
-
800
800
850
80
80
830-1000
80
16
einkrist. P-NbOz,sn (farhl.)
einkrist. P-NbzOs
einkrist. P-NbzOs -1- polykrist.
H-NbZO?
polykrist. H - N h 2 0 (
N-NhzOs
N-NbzOs
910
1000
30
20
‘0
Endprodukt von 9
1050- 1150
20
einkrist. N-Nb20!
einkrist. N-Nhz05 i polykrist
H-NbzOS
weitergehende U m w . N
H-Nb20S
II
12
M-Nb02,48 (blau)
Endprodukt von 11
Endorodukt von 12
830
830
I150
I2
12
I2
einkrist. M-NbOZ,so (farbl.)
einkrist. M-NhzOr
einkrist. H-Nb205
650
4
1150
I50
einkrist. NbOz,so, Ro-Diagr.
noch wie NhOZ,46, (11)
einkrist. NbOz,so, Ro-Diagr.
nahezu = H - N h 2 0 c
8
9
‘3
14
NbO2,467 (11)
15
Endprodukt von 14
-
~-
-
-___
16
650
17
18
1100
_____
einkrist. NhOz,sn; diffuses
Ro-Diagramm
einkrist. H-NhzOr
Kristall ist in gleichsinnig orientierte
Einzelkristalle zerfallen.
Ro-Diagr. diffus;
polykrist. H - N b 2 0 5
650
19
-
Endprodukt von 18
1100
_____
20
21
H-NbOz,au
H-NbOz,sn
1100
1100
50
1100
12
(blau)
12
22
Endprodukt von 21
23
24
25
Nb307CI (farbl.)
Nb307CI (tiefblau)
Endprodukt von 24
360-380
580
580
30
26
Nb30,CI (tiefblau)
700
75
-
---f
75
einkrist. H-NbOl,sn (farbl.)
einkrist. N b0z,44 (blau), eigenes
Ro-Bild; ahnlich NhOz,467(11)
einkrist. H-NhOz.5e
einkrist. Nh30,CI (hlau) IS]
einkrist. Nb307CI (schwachblau)
einkrist. Nb30,CI (schwachblau)
und polykrist. B-NhzOs
polykrist. B-NbzOr i P--Nb2O5
Bei der Umwandlung von P-Nb205 und B-Nb205 entstcht
polykristallines H-Nb205, ohnc daR zwischendurch die MForm auftritt; aus P- NbzOS erhalt man bercits bci 85OoC
gut geordnetes H-Nb205.
H-Nb205 kann als Einkristall bis zu Nb02,44 [7] reduziert
werden (HZ/HzO). Dabei andert sich das Guinier-Diagramm
deutlich. Reduziert man starker odcr Iangcr, so wird NbOr
gebildet, die Phase Nb02,417 also iibersprungen.
Das Verhalten dcr Einkristalle la8t Umwandlungsbeziehungen erkennen, die offenbar einen gewissen AufschluB iiber
die Strukturverwandtschaft der Stoffe gebcn konncn.
Eingegangen am 11. Juni 1964
[Z 7681
[*] Beitrage zur Chernie desNiobs undTantals, Mitteilung XLI Mitteilung XL: H . Schafer, F. Schulte u. R . Gruehn, Angew.
Chem. 7 6 . 536 (1964). Angew. Chem. internat. Edit. 3 , 5 1 I (1964).
(Fortsetzung der FuBnoten auf S. 686)
685
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