Geneticin

Grundlagen und Eigenschaften

Geneticin, auch G-418 oder Geniticin genannt, ist ein Antibiotikum aus der Gruppe der Aminoglykoside. Es hemmt die Proteinbiosynthese und wirkt dadurch antibakteriell. Im Unterschied zu vielen anderen Aminoglykosiden beeinträchtigt Geneticin in besonderem Maß auch die Proteinbiosynthese eukaryotischer Zellen, also von Zellen höherer Organismen. Deshalb wird es nicht therapeutisch eingesetzt. Seine wichtigste Bedeutung liegt in der Zellbiologie: Dort dient es zur Selektion genetisch veränderter Zelllinien.

Die Summenformel lautet C₂₀H₄₀N₄O₁₀, die molare Masse beträgt 496,55 g·mol⁻¹. Geneticin ist ein farbloses, festes Pulver und in Wasser löslich. Neben der Bezeichnung G-418 gibt es mehrere systematische Namen; die angegebene CAS-Nummer ist 49863-47-0, für das Disulfat außerdem 108321-42-2. Als Gefahrenhinweise sind H317 und H334 angegeben; die Sicherheitshinweise lauten P261, P280 und P342+P311. Diese Angaben gelten, sofern nicht anders vermerkt, bei Standardbedingungen von 0 °C und 1000 hPa.

Vorkommen

Geneticin wurde erstmals 1974 aus dem Stamm NRRL 5326 der Bakterienart Micromonospora rhodorangea isoliert.

Wirkmechanismus

Geneticin greift wie andere Aminoglykoside in die zelluläre Proteinbiosynthese ein. Die Proteinherstellung findet während der Translation an Ribosomen statt. Viele Aminoglykoside hemmen ausschließlich prokaryotische 70S-Ribosomen, also Ribosomen von Bakterien, und können dabei verschiedene Schritte der Translation beeinflussen.

Geneticin wirkt dagegen auch auf eukaryotische Zellen. Es bindet an die 80S-Ribosomen von Pilzen, Algen sowie pflanzlichen und tierischen Zellen. Sobald Geneticin an ein Ribosom gebunden ist, verhindert es die Elongation der Translation. Unter Elongation versteht man die Verlängerung der entstehenden Eiweißkette. Dadurch wird die Proteinbiosynthese unterbrochen, was die Zellen schädigt oder ihr Wachstum verhindert.

Anwendungsgebiete

Geneticin wird besonders in der Zellbiologie verwendet, um stabil transfizierte eukaryotische Zellen zu selektieren. „Transfiziert“ bedeutet, dass fremdes genetisches Material in eine Zelle eingebracht wurde; stabil transfizierte Zellen behalten dieses genetische Material dauerhaft. Die Methode nutzt zwei Eigenschaften: Geneticin ist für eukaryotische Zellen giftig, und bestimmte Zellen können durch ein eingeschleustes Neomycin-Geneticin-Resistenzgen (Neoʳ) unempfindlich gemacht werden.

Die für die Resistenz verantwortlichen Gene codieren Aminoglykosid-Phosphotransferasen (APT). Diese Enzyme phosphorylieren Geneticin an seinen Hydroxygruppen. Durch diese chemische Veränderung wird die Wirkung der Substanz unterdrückt. In einer Zellkultur überleben daher vor allem diejenigen Zellen, die das Neoʳ-Gen aufgenommen haben und das entsprechende Resistenzprotein bilden.Winvalid