Белковая складка металло-бета-лактамазы
| Суперсемейство металло-бета-лактамаз | |||
|---|---|---|---|
 Мультяшная диаграмма кристаллографической структуры металло-бета-лактамазы цинка из bacillus cereus ( N-конец = синий, C-конец = красный). Каталитический ион цинка изображен в виде серой сферы. | |||
| Идентификаторы | |||
| Символ | Лактамаза_B | ||
| Пфам | PF00753 | ||
| ЭКОД | 247.1.1 | ||
| ИнтерПро | ИПР001279 | ||
| ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ 2 | 1bmc / SCOPe / СУПФАМ | ||
| |||
Суперсемейство металло -β-лактамаз (MBL). [ 1 ] представляет собой группу белков, обнаруженных во всех сферах жизни, которые имеют общую характерную складку αββα со способностью связывать ионы переходных металлов. Такие центры связывания металлов могут содержать ионы двухвалентных переходных металлов, таких как Zn(II), Fe(II)/Fe(III) и Mn(II), и расположены на дне широкой щели, способной вмещать различные субстраты. Название было принято в честь первых членов суперсемейства, подлежащих экспериментальному изучению: группы цинк-зависимых гидролитических ферментов, придающих бактериям устойчивость к β-лактамным антибиотикам. Эти цинк-β-лактамазы (ZBL) инактивируют β-лактамные антибиотики посредством гидролиза β-лактамного кольца. Ранние исследования MBL проводились на ферменте βLII, выделенном из штамма 569/H/9 Bacillus cereus . Она была названа βLII, потому что это была вторая β-лактамаза, продуцируемая бактерией; первая, βLI, представляла собой неметаллическую β-лактамазу, т.е. нечувствительную к ингибированию ЭДТА (βLII со временем была переименована в BcII).
Рентгенокристаллографический анализ низкого разрешения, опубликованный в 1995 г. [ 2 ] открыли новую складку αββα, которая станет отличительной чертой суперсемейства MBL, наряду с одним ионом Zn (II), связанным с трехгистидиновым мотивом, напоминающим активный центр, типичный для карбоангидраз. Таким образом, считалось, что BcII и ZBL в целом используют один ион Zn (II) для активации молекулы воды для гидролиза, аналогично механизму, с помощью которого карбоангидразы гидратируют углекислый газ в бикарбонат. Это мнение вскоре было опровергнуто, когда была опубликована структура Bacteroides fragilis ZBL, CcrA, в которой был обнаружен дополнительный ион Zn (II) рядом с предыдущим. Второй цинк координировался с близлежащими остатками Asp, Cys и His. [ 3 ] Кроме того, второй ион металла позже был обнаружен и у Bacillus cereus ZBL. [ 4 ] положило начало десятилетнему спору о роли каждого иона цинка. Позже было обнаружено, что монометаллические ZBL являются довольно исключительными и для реакции инактивации антибиотика необходимы два иона Zn(II). [ 5 ] Аналогичным образом было продемонстрировано, что хелаторы цинка могут ингибировать гидролитическую активность металло-β-лактамаз в отношении β-лактамных антибиотиков, восстанавливая активность последних. [ 6 ]
Металло-бета-лактамазы являются важными ферментами, поскольку они участвуют в расщеплении антибиотиков устойчивыми к антибиотикам бактериями . [ 7 ] Неясно, развивалась ли активность металло-бета-лактамаз внутри суперсемейства один или два раза; если дважды, это будет означать структурную экзаптацию . [ 8 ] Белки, принадлежащие к суперсемейству MBL, обычно объединяют по крайней мере один домен MBL с дополнительными доменами, которые обеспечивают различные функции, такие как распознавание субстрата или связывание с другими полипептидами, по модульному принципу. Таким образом, члены суперсемейства маннан-связывающего лектина осознают способность домена маннан-связывающего лектина активировать воду с помощью металлов, чтобы выполнять широкий спектр гидролитических реакций. Такое разнообразие часто расширяется за счет мутаций вокруг сайта связывания металлов с целью связывания ионов различных металлов. Действительно, те MBL, которые связывают Fe(II)/Fe(III), часто являются окислительно-восстановительными активными из-за способности осуществлять одноэлектронные окислительно-восстановительные реакции.
Первые попытки систематически классифицировать всех членов суперсемейства MBL были предприняты в 1999 году Аравиндом. [ 9 ] который показал, что многие другие белки обладают типичным для MBL αββα. Эти наблюдения были обновлены в 2001 году Дайясу и др. которые определили как минимум 16 семейств внутри суперсемейства MBL. [ 10 ] Эти белки включают тиолэстеразы , члены семейства глиоксалаз II , которые катализируют гидролиз SD-лактоил-глутатиона с образованием глутатиона и D- молочной кислоты , а также компетентный белок, который необходим для естественной трансформации Neisseria gonorrhoeae и может быть транспортером, участвующим в Поглощение ДНК. За исключением белка компетентности, эти белки связывают два иона цинка на молекулу в качестве кофактора . В настоящее время с помощью рентгеновской кристаллографии показано, что по крайней мере сто белков содержат домен αββα, тогда как все суперсемейство MBL включает около полумиллиона членов.
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Гонсалес, Х.М. (2021). «Визуализация суперсемейства металло-β-лактамаз посредством анализа связности окрестностей сети сходства последовательностей» . Гелион . 7 (1): e05867. Бибкод : 2021Heliy...705867G . doi : 10.1016/j.heliyon.2020.e05867 . ПМЦ 7785958 . ПМИД 33426353 .
- ^ Карфи А., Парес С., Дуэ Э., Галлени М., Дуэз С., Фрер Ж.М., Дидеберг О. (1995). «Трехмерная структура металло-бета-лактамазы цинка из Bacillus cereus обнаруживает новый тип складки белка» . Журнал ЭМБО . 14 (20): 4914–21. дои : 10.1002/j.1460-2075.1995.tb00174.x . ПМЦ 394593 . ПМИД 7588620 .
- ^ Конча Н.О., Расмуссен Б.А., Буш К., Герцберг О. (1996). «Кристаллическая структура биядерной цинковой бета-лактамазы широкого спектра действия из Bacteroides fragilis» . Структура . 4 (7): 823–36. дои : 10.1016/s0969-2126(96)00089-5 . ПМИД 8805566 .
- ^ Орельяно Э.Г., Жирардини Дж.Э., Крико Х.А., Чеккарелли Э.А., Вила А.Дж. (1998). «Спектроскопическая характеристика биядерного металлического участка бета-лактамазы II Bacillus cereus». Биохимия . 37 (28): 10137–80. дои : 10.1021/bi980309j . ПМИД 9665723 .
- ^ Гонсалес Х.М., Мейни М.Р., Томатис П.Е., Медрано Мартин Ф.Дж., Крико Х.А., Вила А.Дж. (2012). «Металло-β-лактамазы выдерживают условия с низким содержанием Zn (II) за счет настройки взаимодействий металл-лиганд» . Химическая биология природы . 8 (8): 698–700. дои : 10.1038/nchembio.1005 . ПМК 3470787 . ПМИД 22729148 .
- ^ Принц, Луи; Веккьо, Грациелла; Шиэн, Джерард; Кавана, Кевин; Моррони, Джанлука; Путешествуйте, Валентина; Маси, Алессандра; Джакоббе, Даниэле Роберто; Луццаро, Франческо; Луццати, Роберто; Ди Белла, Стефано (01 октября 2020 г.). «Хелаторы цинка как адъюванты карбапенемов для бактерий, продуцирующих металло-β-лактамазу: оценка in vitro и in vivo» . Микробная лекарственная устойчивость . 26 (10): 1133–1143. дои : 10.1089/mdr.2020.0037 . ISSN 1076-6294 . ПМИД 32364820 . S2CID 218504647 .
- ^ Шоу, Роберт В.; Ким, Сон Кун (ноябрь 2008 г.). «Ингибирование металло-β-лактамазы» . 7456274.
- ^ Олдерсон Р., Баркер Д., Митчелл Дж.Б. (2014). «Один источник активности металло-бета-лактамаз или два? Исследование, оценивающее разнообразный набор реконструированных наследственных последовательностей на основе выборки филогенетических деревьев» . Дж. Мол. Эвол . 79 (3–4): 117–29. Бибкод : 2014JMolE..79..117A . дои : 10.1007/s00239-014-9639-7 . ПМЦ 4185109 . ПМИД 25185655 .
- ^ Аравинд, Л. (1999). «Эволюционная классификация белков складок металло-бета-лактамаз». В кремниевой биологии . 1 (2): 69–91. ПМИД 11471246 .
- ^ Дайясу Х., Осака К., Исино Ю., То Х. (2001). «Расширение семейства цинковых металлогидролаз бета-лактамазной складки» . Письма ФЭБС . 503 (1): 1–6. дои : 10.1016/s0014-5793(01)02686-2 . ПМИД 11513844 . S2CID 83777351 .