触媒メカニズムにおける保存されたシステインの単核および二核Zn2+ - ベタ - ラクタマーゼの役割

病原性細菌によって発現すると、Zn2+ - ベタラクタマーゼは、ほとんどのベータラクタム抗生物質に対する耐性を誘導します。これらの細菌と戦う可能性のある戦略は、Zn2+ - ベタラクタマーゼの非毒性阻害剤と標準的な抗生物質との組み合わせ療法です。この目的のために、阻害剤がすべての臨床条件下で効果的であることを確認することが重要です。Bacillus cereusからのZn2+-beta-Lactamaseに結合した亜鉛イオンの数と、野生型のベンジルペニシリンとニトロチェフィンの加水分解と、システイン168がアラニンに置き換えられる変異体との相関を調査しました。Mono-Zn2+（単核）とDi-Zn2+（二核）Zn2+ - ベタ - ラクタマーゼの両方が触媒的に活性であるが、異なる運動特性を持つことが示されています。モノ-Zn2+ - ベタ - ラクタマーゼは、システイン残基が必須ではない二核酵素とは対照的に、ベータラクタム環の加水分解のために保存されたシステイン残基を必要とします。基質親和性は、単核酵素の突然変異によって有意に影響を受けるものではなく、二核酵素では減少します。これらの結果は、2つの野生型と、ベンジルペニシリンとニトロチェフィンを含む変異酵素に関する動力学的研究から導き出されました。したがって、この残基を修正するために薬物設計を標的とすることは、効率的な戦略を表す可能性があるため、二核酵素の形成を妨げる場合はそうです。

When expressed by pathogenic bacteria, Zn2+-beta-lactamases induce resistance to most beta-lactam antibiotics. A possible strategy to fight these bacteria would be a combined therapy with non-toxic inhibitors of Zn2+-beta-lactamases together with standard antibiotics. For this purpose, it is important to verify that the inhibitor is effective under all clinical conditions. We have investigated the correlation between the number of zinc ions bound to the Zn2+-beta-lactamase from Bacillus cereus and hydrolysis of benzylpenicillin and nitrocefin for the wild type and a mutant where cysteine 168 is replaced by alanine. It is shown that both the mono-Zn2+ (mononuclear) and di-Zn2+ (binuclear) Zn2+-beta-lactamases are catalytically active but with different kinetic properties. The mono-Zn2+-beta-lactamase requires the conserved cysteine residue for hydrolysis of the beta-lactam ring in contrast to the binuclear enzyme where the cysteine residue is not essential. Substrate affinity is not significantly affected by the mutation for the mononuclear enzyme but is decreased for the binuclear enzyme. These results were derived from kinetic studies on two wild types and the mutant enzyme with benzylpenicillin and nitrocefin as substrates. Thus, targeting drug design to modify this residue might represent an efficient strategy, the more so if it also interferes with the formation of the binuclear enzyme.