J. Mol . Biol. (1960) 2. 241-242

LETTER S TO THE EDITOR

Uber den Einbau Purm-analoger Verbindungen in dieBakterlen-Nukleinsaure

2-Aminopurin e is transformed by E. coli B in t o adenine and guanine. Both m eta­bolites are used for nucleic ac id synthesis, whi le only a small quantity of un­changed 2.aminopurine is incorporated in t o DNA and RNA. Adenine or guaninediminish t he uptake of 2-aminopurine.

E . coli B converts purine to adenine an d gu anine. Unchanged purine could n otbe detected in the bacterial nucleic ac ids.

I n Fortfiihrung der Arbeiten tiber den Einbau Pyrimidin-analoger Verbindungen indie Bakterien-Desoxyribonuklcinsiiure (Weygand, Wacker & Dellweg, 1952; Wacker ,Kirschfeld & Weinblum, 1960; Wacker, Kirschfeld, Hartmann & Weinblum, 1960)untersuchten wir auch die Aufnahme und den Stoffwechsel Purin-analoger Verbindun­gen bei Bakterien. Irn Nachfolgenden berichten wir tiber Untersuchungen mit2-Aminopurin.[T] und Purin-[T] bei E . coli B.

Die Markierung von 2-Aminopurin (AP) und Purin erfolgte mit Tritiumgas nachder Methode von Wilzbach (Wilzbac h, 1957). Spezifische Aktivit iit: 2-Aminopurin·l T]150 mcJmMol ; Purin-[T] 1 mcJmMol. E s wird angenommen, daB Tritium im Amino­purin -Molekiil gleichmaf dg auf die Stellungen 6 und 8 verteilt ist, im Purin-Molekiilgleichmaliig auf die Stellunge n 2, 6 und 8 (genau e Untersuchungen sind im Gange ).E. coli B wurde in einem halbsyn thetischen Nahrmedium (Wacker , Ebert & Kolm ,1958) kult iviert, jedoch ohne Adenin und Guanin. Die R ibotide wurden nach Be­handlung der gesamten Bakterien mit 1 N-K OH und anschliefender Dialyse aus demAu Bendialysat isoliert , die Desoxyriboside wie berei ts fr iiher beschrieben (Wacker ,Ki rschfeld & Trager , 1959). Die Purin- und Pyrimidinbasen wurden nach Perchlor­siiure -Spaltung der gesamte n Bakterien bzw. der Ribot ide oder Desoxyribosidepapierchromatographisch isoliert.-Die Bestimmung der Radioaktivitiit erfolgte ineinem MethandurchfluBziihler (FH 51). Zur quantitativen Bestimmung der Radio­aktivitiit wurden die Subs tanzen von den Papierchromatogrammen eluiert, ihreU.V.-Absorption gemessen und dann in unendlich dunner Schicht auf Aluminium­pliit t chen aufgedampft (Ziihlausbeute 15 bis 20%).-Losungsmittelsysteme :1. n-ButanoIJH 20 , 86:14; II. n-ButanoIJH 20 JNH a, 86:13:1 ; III. H 20, pH 10.

Wiichst E. coli B 36 Stdn. in Anwesenheit von 5 fLg, 20 fLg oder 500 JLg AP-[T], sonehrnen 100 mg getrocknete Bak terien 10 fLg, 33 fLg bzw. 230 JLg AP-[T] auf. Spaltetman die mit AP-[T] gewachsenen Bakterien mit Perchlorsaure und trennt papier­chromatog raphisch die P urin basen in den Uisungsmittelsystemen I-III,so sind die demAP entsprechenden Stell en nur sehr wenig radioaktiv. Dagegen zeigen die Flecke desAdenins eine hohe Aktivitiit , die des Guanins eine noch hOhere.-Wie die Untersu ­chungen zeigten, wird AP-[T] sowohl in die Ribonukleinsiiure (RNS) als au ch in dieDesoxyr ibonukleinsa ure (DNS) aufgenommen. Nach Angebot von 5 JLg AP-[T] prom!. Nahrmedium enthalten 100 mg RNS 0,13 fLg AP-[T] und 100 mg DNS 0,03 pgAP-[T] . Die spezifische Aktivitiit des Adenins betragt in der RNS 0,2 X 10 6

ImpJminJJLMol, in der DNS O,6 X 106 ImpJminJfLMol. Das Guanin hat in der R NScine spezifische Akti vit iit von I X 106 ImpJminJfLMol, in der DNS von 1,4 X 106

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Imp/min/ttMol.-InAnwesenheitvon 100 ttg Guanin oder 100 JLg Adeninpro ml. Nahr­medium verringert sich die Aufnahme von AP-[T] bei allen Konzentrationen (5 JLg,20 JLg und 500 JLg) um etwa 20%. In Ubereinstimmung mit Befunden bei Lactobacilluseasei (Elion & Hitchings, 1950) hemmen 500 JLg AP das Wachstum von E. coli B.(Mit einem 14C-markierten AP von der vergleichsweise geringen spezifischen Aktivitatvon 1 mc/mMol gestaltet sich der Nachweis des Einbaus von unverandertem AP indie RNS und DNS wesentlich schwieriger.)

Wachst E. coli mit 20 JLg Purin-[T] pro ml, Nahrmedium, so nehmen 100 mggetrocknete Bakterien ungefahr 350 JLg Purin auf. Nach Perchlorsaure-Spaltung dergesamten Bakterien und papierchromatographischer Trennung der Purinbasen indem Losungsmittelsystem I sind auf dem Papierchromatogramm nur zwei Fleckeradioaktiv, namlich Adenin und Guanin. Die spezifische Aktivitat, des Guanins betrug7 X 105 Imp/min/JLMol und war doppelt so hoch wie die des Adenins. RadioaktivesPurin konnten wir bisher auf den Papierchromatogrammen nicht nachweisen.

In einer vorhergehenden Mitteilung berichteten wir tiber den Einbau Pyrimidin-ana­loger Basen in die DNS von E. coli B (Wacker, Kirschfeld & Weinblum, 1960). Dabeifanden wir, daB 100 mg DNS etwa 600 JLg 5-Bromuracil aufnehmen, Im Vergleichdazu ist die Aufnahme von 0,03 JLg AP auBerst gering.-Wie die vorliegenden Ergeb­nisse zeigen, wird AP bei der Aufnahme von Adenin und auch Guanin verdrangt;beide Purine sind dabei etwa gleich wirksam. Dieser Befund erganzt und bestatigtdie Aufhebung der 2-Aminopurin-Hemmung mit Adenin oder Guanin (Elion &Hitchings, 1950). Da weiterhin AP sowohl in Adenin als auch Guanin umgewandeltwird, kann man annehmen, daf AP in der Bakterienzelle die Rezeptoren des Adeninsund auch Guanins besetzt.-Die Aufnahme von Purin weist insofern keine Beson­derheit auf, da die Verbindung nicht als unnattirlicher Baustein in die Nukleinsaureeingebaut wird, sondern in Adenin und Guanin umgewandelt wird.

Wie diese und die ktirzlich mitgeteilten Befunde zeigen (Wacker, Kirschfeld &Weinblum, 1960; Wacker, Kirschfeld, Hartmann & Weinblum, 1960), ist die Spezifitatder Basenbausteine der Bakterien-DNS sehr groB (Zamenhof, Reiner, de Giovanni& Rich, 1956). Mit Ausnahme des Ersatzes der Methylgruppe im Thymin durch Brom,Chlor oder J od konnte bisher noch keine Verbindung gefunden werden, die in groBeremUmfange spezifisch nur in die DNS eingebaut wird.

Wir danken der Deutschen Forschungsgemeinschaft und dem Verband der ChemischenIndustrie-Fonds der Chemie-ffu die Unterstiitzung dieser Arbeit,

Institut ffu Therapeutische Bioehemieder Universitat Frankfurt am Main,Germany

Received 24 May 1960

REFERENCES

ADOLF WACKER

SIGRID KIRSCHFELD

LOTHAR TRAGER

Elion, G. B. & Hitchings, G. H. (1950). J. Biol. Ohern, 187, 511.Wacker, A., Ebert, M. & Kolm, H. (1958). Z. Naturf. 13b, 141.Wacker, A., Kirschfeld, S. & Trager, L. (1959). Z. Naturf. 14b, 145.Wacker, A., Kirschfeld, S., Hartmann, D. & Weinblum, D. (1960). J. Mol. Biol. 2, 69.Wacker, A., Kirschfeld, S. & Weinblum, D. (1960). J. Mol. Biol. 2, 72.Weygand, F., Wacker, A. & Dellweg, H. (1952). Z. Naturj. 7b, 19.Wilzbach, K. E. (1957). J. Amer. Ohem. Soc. 79, 1013.Zamenhof, S., Reiner, B., de Giovanni, R. & Rich, B. (1956). J. Biol. Ohern; 219, 165.