Actinomycin ist ein Antibiotikum, das aus Streptomyces-Arten gewonnen wird, filamentösen Bodenbakterien, die dafür bekannt sind, eine Reihe von Naturprodukten zu produzieren. Diese Verbindung hemmt die Transkription von DNA zu RNA und verursacht so den Zelltod. Die Fähigkeit, Zelltod zu verursachen, machte Actinomycin D zu einem frühen Chemotherapeutikum. Diese Verbindung ist für normale Zellen hochgiftig und wird daher nur bei bestimmten spezialisierten Krebsarten verwendet. Ein alternativer Name für das Medikament ist Dactinomycin.
Streptomyces ist ein grampositives Bakterium, das zur Gruppe der Actinomyceten gehört. Diese Bodenbakterien sind dafür bekannt, Antibiotika und andere Naturprodukte herzustellen. Der Wettbewerb zwischen den Mikroorganismen im Boden ist hart, und die Produktion von Verbindungen, die andere Organismen abtöten, hilft den Actinomyceten zu überleben.
Ein Grund dafür, dass Actinomycin ein so erfolgreiches Antibiotikum ist, liegt darin, dass seine chemische Struktur zwei zyklische Peptide enthält. Diese ungewöhnliche Gruppierung von Aminosäuren ist für andere Organismen sehr schwer abbaubar. Es enthält auch eine D-Aminosäure in jedem der zyklischen Peptidringe. Üblicherweise werden Aminosäuren in der L-Konfiguration gefunden. Die Verwendung solcher atypischer biochemischer Eigenschaften trägt zum Erfolg dieses Actinomyceten im Boden bei.
Die Isolierung von Actinomycin im Jahr 1940 brachte Selman Waksman den Nobelpreis ein. Studien zum Wirkmechanismus dieses Antibiotikums zeigten, dass es durch die Bindung an doppelsträngige DNA und das Stoppen der Transkription dieser DNA in RNA wirkt. Durch diese Bindung inhibierte Actinomycin die Vorwärtsbewegung der RNA-Polymerase. Diese Aktivität führte dazu, dass die Zellen Selbstmord begingen, ein Prozess, der als Apoptose bekannt ist.
Die Fähigkeit, Apoptose zu verursachen, ist eine wertvolle Eigenschaft. Krebszellen breiten sich viel schneller aus als die Zellen in benachbartem, normalem Gewebe, weil sie die Kontrolle verloren haben und weniger Apoptose durchlaufen. Medikamente, die Apoptose verursachen, haben Potenzial als Krebsbehandlung. Ein Medikament, das intravenös injiziert und durch das Blut zirkuliert wird, um Krebszellen abzutöten, ist als antineoplastisches Mittel bekannt – ein Chemotherapeutikum.
Actinomycin D wird seit vielen Jahren als Chemotherapeutikum eingesetzt. Die Stärke dieser Medikamentenklasse liegt in ihrer Spezifität beim Abtöten von sich teilenden Zellen. Dies macht es wahrscheinlicher, dass sie Krebszellen abtöten, anstatt die Zellen von nicht-krebsartigem Gewebe. Die Verbindung ist jedoch für normale Zellen hochgiftig. Das Medikament wird sehr sorgfältig überwacht, wenn es verwendet wird.
Abgesehen von seiner Verwendung in der Krebsbehandlung und als Antibiotikum hat die Fähigkeit von Actinomycin, DNA zu binden, diese Verbindung für Studien in Biochemie und Zellbiologie nützlich gemacht. Es wird verwendet, um die RNA-Synthese zu hemmen. Außerdem kann ein fluoreszierendes Derivat hergestellt werden, das als 7-Aminoactinomycin D bekannt ist. Diese Chemikalie wird verwendet, um einzelsträngige DNA zu färben. Es ist ein wertvoller Marker, um festzustellen, ob Zellen abgestorben sind oder nicht.