細菌ペニシリン結合タンパク質のDD-トランスペプチダーゼ活性を標的とするメカニズムベースの阻害剤

ペニシリン結合タンパク質（PBPS）は、細菌細胞壁アセンブリの最終段階の原因です。これらの酵素は、ベータラクタム抗生物質の標的です。PBP活性の2つには、細胞壁の架橋と細胞壁の主要成分であるペプチドグリカンのトリミングをそれぞれアミノ酸によるトリミングを実行するDD-トランスペプチダーゼおよびDD-カルボキシペプチダーゼ活性が含まれます。後者の酵素の活性は、前者によって行われる細胞壁の架橋の程度を緩和します。これらの酵素は両方とも、触媒イベントの過程でアシル酵素種を通過します。ペプチドグリカンの構造的特徴を組み込んだセファロスポリン誘導体である化合物6は、DD-トランスペプチダーゼに特異的な阻害剤として考案されました。DD-トランスペプチダーゼの活性部位のアシル化については、分子は2つの活性部位サブサイトでそれ自体を組織し、架橋に向かう途中の細菌ペプチドグリカンの2つの隔離された鎖を模倣します。したがって、化合物6は、DD-トランスペプチダーゼの阻害のために特異的に考案および設計された最初の阻害剤です。この化合物は13段階で合成され、それぞれDD-トランスペプチダーゼ、DD-カルボキシペプチダーゼであるEscherichia coliの組換えPBP1BおよびPBP5でテストされました。化合物6は、PBP1bの時間依存性で不可逆的な阻害剤でした。一方、化合物6はPBP5と相互作用せず、阻害剤（可逆的または不可逆）としても、基質としても相互作用しませんでした。

Penicillin-binding proteins (PBPs) are responsible for the final stages of bacterial cell wall assembly. These enzymes are targets of beta-lactam antibiotics. Two of the PBP activities include dd-transpeptidase and DD-carboxypeptidase activities, which carry out the cross-linking of the cell wall and trimming of the peptidoglycan, the major constituent of the cell wall, by an amino acid, respectively. The activity of the latter enzyme moderates the degree of cross-linking of the cell wall, which is carried out by the former. Both these enzymes go through an acyl-enzyme species in the course of their catalytic events. Compound 6, a cephalosporin derivative incorporated with structural features of the peptidoglycan was conceived as an inhibitor specific for DD-transpeptidases. On acylation of the active sites of dd-transpeptidases, the molecule would organize itself in the two active site subsites such that it mimics the two sequestered strands of the bacterial peptidoglycan en route to their cross-linking. Hence, compound 6 is the first inhibitor conceived and designed specifically for inhibition of DD-transpeptidases. The compound was synthesized in 13 steps and was tested with recombinant PBP1b and PBP5 of Escherichia coli, a dd-transpeptidase and a dd-carboxypeptidase, respectively. Compound 6 was a time-dependent and irreversible inhibitor of PBP1b. On the other hand, compound 6 did not interact with PBP5, neither as an inhibitor (reversible or irreversible) nor as a substrate.