細菌DD-ペプチダーゼの脱アシル化遷移状態

ベータラクタム抗生物質は、DD-ペプチダーゼを阻害することにより細菌の成長を制限します。これらの酵素は、細菌細胞壁の生合成における最終的なトランスペプチドステップを触媒します。これらの酵素では多くの構造情報が利用可能になりましたが、実際のトランスペプチド反応のメカニズムは詳細に研究されていません。この反応は、水、特定のアミノ酸、ペプチド、およびその他のアシル受容体によって攻撃できるアシル酵素中間体による二重分散メカニズムを伴うことが知られています。このホワイトペーパーでは、アシルアクセプター特異性の調査を説明し、ストレプトマイセスR61 DD-ペプチダーゼの脱アシル化遷移状態における一般的な塩基触媒の必要性を評価します。溶媒重水素運動同位体効果測定とプロトンインベントリの基準により、特異的および非特異的基質の遷移状態は、少なくともプロトン運動に関して非常に類似していることを示します。D-アミノ酸とGly-L-XAAジペプチドによる攻撃（四面体中間形成）の遷移（四面体中間形成）には一般的な塩基触媒は含まれませんが、そのような触媒は、水とD-アルファヒドロキシ酸との反応に不可欠です。D-アルファヒドロキシ酸は、グリシル基質のアシル受容体として作用しますが、より特異的なD-アラニル基質では機能しません。ヒドロキシ酸は、より一般的には、DD-ペプチダーゼの混合阻害剤として実際に動作します。これらの観察の構造的および機械的ベースについて説明します。トランジション状態のアナログ設計に通知する必要があります。

Beta-lactam antibiotics restrict bacterial growth by inhibiting DD-peptidases. These enzymes catalyze the final transpeptidation step in bacterial cell wall biosynthesis. Although much structural information is now available for these enzymes, the mechanism of the actual transpeptidation reaction has not been studied in detail. The reaction is known to involve a double-displacement mechanism with an acyl-enzyme intermediate, which can be attacked by water, specific amino acids, peptides, and other acyl acceptors. We describe in this paper an investigation of acyl acceptor specificity and assess the need for general base catalysis in the deacylation transition state of the Streptomyces R61 DD-peptidase. We show, by the criterion of solvent deuterium kinetic isotope effect measurements and proton inventories, that the transition states of specific and nonspecific substrates are very similar, at least with respect to proton motion. The transition states for attack (tetrahedral intermediate formation) by d-amino acids and Gly-l-Xaa dipeptides do not include a general base catalyst, while such catalysis is essential for reaction with water and d-alpha-hydroxy acids. D-Alpha-hydroxy acids act as acyl acceptors for glycyl substrates but not for more specific d-alanyl substrates; hydroxy acids actually behave, more generally, as mixed inhibitors of the DD-peptidase. The structural and mechanistic bases of these observations are discussed; they should inform transition state analogue design.