Ver o código fonte de «DD-transpeptidase»

{{Encima
| Name = Serina-tipo D-Ala-D-Ala carboxipeptidase
| EC_number = 3.4.16.4
| CAS_number = 9077-67-2
| IUBMB_EC_number = 3/4/16/4
| GO_code = 
| image = DD-Transpeptidase.png
| width = 
| caption =Estrutura da DD-transpeptidase de ''Streptomyces'' K15
}}
A '''DD-transpeptidase''' ({{EC number|3.4.16.4}}, chamada ''DD-peptidase'', ''DD-transpeptidase'', ''DD-carboxipeptidase'', ''D-alanil-D-alanina [[carboxipeptidase]]'', ''peptidase que corta a D-alanil-D-alanina'', ''D-alanina carboxipeptidase'', ''D-alanil carboxipeptidase'' e ''serina-tipo D-Ala-D-Ala carboxipeptidase''.<ref>{{cite web | title=E.C.3.4.16.4 Serine-type D-Ala-D-Ala carboxypeptidase | work=Enzyme Structures Database | url=http://www.biochem.ucl.ac.uk/bsm/enzymes/ec3/ec04/ec16/ec0004/index.html | access-date=26 de febreiro de 2006 | archive-url=https://web.archive.org/web/20060517131821/http://www.biochem.ucl.ac.uk/bsm/enzymes/ec3/ec04/ec16/ec0004/index.html | archive-date=17 de maio de 2006 }}</ref>) é un encima bacteriano que intervén na biosíntese da [[parede celular bacteriana]], concretamente, a transpeptidación que establece enlaces cruzados entre as [[cadea lateral|cadeas laterais]] peptídicas das febras de [[peptidoglicano]].<ref>{{cite journal | pmid =  111240| pmc = 383682 | doi =  10.1073/pnas.76.6.2730 | volume=76 | issue = 6 | title=Mechanism of penicillin action: penicillin and substrate bind covalently to the same active site serine in two bacterial D-alanine carboxypeptidases | year=1979 | journal=Proc Natl Acad Sci U S A | pages=2730–4 | vauthors=Yocum RR, Waxman DJ, Rasmussen JR, Strominger JL| bibcode = 1979PNAS...76.2730Y }}</ref> Cataliza a transferencia do [[resto (química)|resto]] R-L-αα-D-alanil procedente de doantes de R-L-αα-D-alanil-D-alanina carbonilo ao γ-OH da serina do seu [[sitio activo]] e desde esta a un aceptor final.<ref name="PMID7733866">{{cite journal | vauthors =  Grandchamps J, Nguyen-Distèche M, Damblon C, Frère JM, Ghuysen JM| pmid = 7733866| pmc = 1136653 | doi = 10.1042/bj3070335 | volume=307 ( Pt 2) | issue = 2| title=Streptomyces K15 active-site serine DD-transpeptidase: specificity profile for peptide, thiol ester and ester carbonyl donors and pathways of the transfer reactions | year=1995 | journal=Biochem J | pages=335–9}}</ref> 

O [[antibiótico]] [[penicilina]] únese irreversiblemente inhibe a actividade deste encima transpeptidase formando un intermediario moi estable peniciloil-encima, polo que a bacteria non pode formar correctamente a parede.<ref name="Gordon_2000">{{cite journal | vauthors = Gordon E, Mouz N, Duée E, Dideberg O | title = The crystal structure of the penicillin-binding protein 2x from Streptococcus pneumoniae and its acyl-enzyme form: implication in drug resistance | journal = Journal of Molecular Biology | volume = 299 | issue = 2 | pages = 477–85 | date = xuño de 2000 | pmid = 10860753 | doi = 10.1006/jmbi.2000.3740 }}</ref> Debido á interacción entre a penicilina e a transpeptidase, este encima tamén é unha [[proteína que se une á penicilina]] (PBP).

== Mecanismo ==

A DD-transpeptidase ten un mecanismo similar ao das reaccións proteolíticas das proteínααas da familia da [[tripsina]].<ref name="pmid12456788">{{cite journal | vauthors = Goffin C, Ghuysen JM | title = Biochemistry and comparative genomics of SxxK superfamily acyltransferases offer a clue to the mycobacterial paradox: presence of penicillin-susceptible target proteins versus lack of efficiency of penicillin as therapeutic agent | journal = Microbiology and Molecular Biology Reviews | volume = 66 | issue = 4 | pages = 702–38, table of contents | date = decembro de 2002 | pmid = 12456788 | pmc = 134655 | doi = 10.1128/MMBR.66.4.702-738.2002 }}</ref>
[[Ficheiro:DD-Transpeptidase mechanism fixed.png|centre|miniatura|501x501px|Mecanismo catalítico da DD-transpeptidase]]
Os enlaces cruzados dos restos peptidil da febras de [[glicano]] adxacentes créanse nunha reacción de dous pasos. O primeiro paso implica o corte do enlace D-alanil-D-alanina dunha unidade péptidica precursora que actúa como doante de carbonilos, a liberación da D-alanina carboxilo terminal e a formación do acil-encima. O segundo paso implica a rotura do intermediario acil-encima e a fomación dun novo [[enlace peptídico]] entre o carbonilo do resto D-alanil e o grupo amino doutra unidade peptídica.<ref name="Fonzé_1999" />

A maioría dos puntos discutidos do mecanismo da DD-peptidase scéntranse na catálise de transferencia de protóns. Durante a formación do intermediario acil-encima, debe extraerse un protón do grupo hidroxilo da serina do sitio activo e debe engadirse outro ao grupo saínte amino. Un movemento de protóns similar debe ser facilitado na desacilación. Aínda non se dilucidou a identidade da catálise xeral ácido-básica implicada nestas transferencias de protóns.<ref name="Pratt_2008">{{cite journal | vauthors = Pratt RF | title = Substrate specificity of bacterial DD-peptidases (penicillin-binding proteins) | url = https://archive.org/details/sim_cellular-and-molecular-life-sciences_2008-07_65_14/page/2138 | journal = Cellular and Molecular Life Sciences | volume = 65 | issue = 14 | pages = 2138–55 | date = xullo de 2008 | pmid = 18408890 | doi = 10.1007/s00018-008-7591-7 }}</ref> Porén, propuxéronse tamén a [[tríade catalítica|tríades catalíticas]] tirosina, lisina e serina, así como serina, lisina, serina.<ref name="Pratt_2008" />

== Estrutura ==

As transpeptidases son membros da [[superfamilia proteica|superfamilia]] da peniciloil-serina transferase, que ten unha sinatura co [[secuencia motivo|motivo]] SxxK conservado,<ref name="Walsh_2016">{{Cite book | title = Antibiotics: Challenges, Mechanisms, Opportunities | last1 = Walsh | first1 = Christopher | last2 = Wencewicz | first2 = Timothy  | publisher = American Society for Microbiology (Verlag) | edition = 2ª | year = 2016 | isbn = 978-1-55581-930-9 }}</ref> onde "x" denota un residuo de [[aminoácido]] variable. As transpeptidases desta superfamilia mostran unha tendencia a presentar á vez tres motivos: SxxK, SxN (ou análogo) e KTG (ou análogo). Estes motivos aparecen en sitios equivalentes, e están aproximadamente espazados á mesma distancia, ao longo da cadea polipeptídica. Na proteína pregada estes motivos quedan situados uns preto dos outros no centro catalítico entre un [[clase de pregamentos das proteínas|dominio todo α]] e un [[clase de pregamentos das proteínas|dominio α/β]].<ref>{{cite journal | vauthors = Ghuysen JM | title = Molecular structures of penicillin-binding proteins and beta-lactamases | journal = Trends in Microbiology | volume = 2 | issue = 10 | pages = 372–80 | date = outubro de 1994 | pmid = 7850204 | doi = 10.1016/0966-842X(94)90614-9 | hdl = 2268/96404 }}</ref><ref>{{cite journal | vauthors = Kelly JA, Kuzin AP, Charlier P, Fonzé E | title = X-ray studies of enzymes that interact with penicillins | journal = Cellular and Molecular Life Sciences | volume = 54 | issue = 4 | pages = 353–8 | date = abril de 1998 | pmid = 9614972 | doi = 10.1007/s000180050163 | hdl = 2268/77968 |  url = http://orbi.ulg.ac.be/handle/2268/77968 | type = Submitted manuscript }}</ref>  

A estrutura da transpeptidase de ''[[Streptomyces]]'' K15 foi moi estudada e consta dunha soa cadea polipetídica organizada en dous dominios. Un dominio contén principalmente [[hélice alfa|hélices α]] e o segundo é de tipo α/β.<ref name="Fonzé_1999">{{cite journal | vauthors = Fonzé E, Vermeire M, Nguyen-Distèche M, Brasseur R, Charlier P | title = The crystal structure of a penicilloyl-serine transferase of intermediate penicillin sensitivity. The DD-transpeptidase of streptomyces K15 | journal = The Journal of Biological Chemistry | volume = 274 | issue = 31 | pages = 21853–60 | date = xullo de 1999 | pmid = 10419503 | doi = 10.1074/jbc.274.31.21853 }}</ref> O centro do suco catalítico está ocupado pola tétrade Ser35-Thr36-Thr37-Lys38, que inclúe o residuo Ser35 [[nucleófilo]] no extremo amino-terminal da hélice α2. Un lado da cavidade defínese polo bucle Ser96-Gly97-Cys98 conectando as hélices α4 e α5. A tríade Lys213-Thr214-Gly215 sitúase na febra β3 do lado oposto da cavidade. O grupo NH do esqueleto da molécula do residuo Ser35 esencial e a Ser216 de [[augas abaixo]] do motivo Lys213-Thr214-Gly215 occupan posicións que son compatibles coa función [[oco oxianión]] necesaria para a catálise.<ref name="Fonzé_1999" />

O encima clasifícase como DD-transpeptidase porque o [[enlace peptídico]] susceptible do doante de carbonilos establécese entre dous átomos de carbono coa configuración D.<ref name="Fonzé_1999" />

== Función biolóxica ==

Todas as bacterais posúen polo menos unha e normalmente varias serina DD-peptidases monofuncionais.<ref name="PMID7733866" /> Interveñen na formación da parede celular creando pontes peptídicas entre as febras de peptidoglicano.

== Importancia en enfermidades ==

[[Ficheiro:Penicillin vs PG terminus structure.png|miniatura|374x374px|A semellanza estrutural entre (A) D-Ala-D-Ala terminal do peptidoglicano terminal e (B) penicilinas. As transpeptidases recoñecen erradamente as penicilinas para a reacción catalítica TPase.]]
Ese encima é unha excelente diana para fármacos porque é esencial, é accesible desde o [[periplasma]] e non ten equivalente nas células de mamíferos. A DD-transpeptidase é a proteína diana dos [[antibiótico]]s [[beta-lactámico|β-lactámicos]] (por exemplo, a [[penicilina]]). Isto débese a que a estrutura da [[beta-lactama|β-lactama]] lembra moito ao residuo D-ala-D-ala.

As β-lactamas exercen os seus efectos incativando competitivamente o sitio catalítico da serina DD-transpeptidase. A penicilina é un análogo catalítico dos doantes de carbonilo terminados en D-Ala-D-Ala; por tanto, en presenza deste antibiótico, a reacción detense cando se orixina o peniciloil ligado por éster á serina do encima.<ref name="pmid7181854">{{cite journal | vauthors = Nguyen-Distèche M, Leyh-Bouille M, Ghuysen JM | title = Isolation of the membrane-bound 26 000-Mr penicillin-binding protein of Streptomyces strain K15 in the form of a penicillin-sensitive D-alanyl-D-alanine-cleaving transpeptidase | journal = The Biochemical Journal | volume = 207 | issue = 1 | pages = 109–15 | date = outubro de 1982 | pmid = 7181854 | pmc = 1153830 | doi =  10.1042/bj2070109}}</ref> Así, os antibióticos β-lactámicos forzan que estes encimas se comporten como [[proteína que se une á penicilina|proteínas que se unen á penicilina]].<ref name="Ghuysen_1984">{{cite journal | vauthors = Ghuysen JM, Frère JM, Leyh-Bouille M, Nguyen-Distèche M, Coyette J, Dusart J, Joris B, Duez C, Dideberg O, Charlier P | title = Bacterial wall peptidoglycan, DD-peptidases and beta-lactam antibiotics | journal = Scandinavian Journal of Infectious Diseases. Supplementum | volume = 42 | date = 1984 | pages = 17–37 | pmid = 6597561 }}</ref>

Cineticamente, a interacción entre a DD-peptidase e as beta-lactamas é unha reacción en tres pasos:

<math>E+I\rightleftharpoons E\cdot I\rightarrow E-I*\rightarrow E + P</math><ref name="Ghuysen_1984" />

As beta-lactamas poden formar un [[aduto]] E-I* de alta estabilidade coa DD-transpeptidase. A [[vida media]] deste aduto é dunhas horas, mentres que a vida media da reacción normal é da orde de milisegundos.<ref name="Walsh_2016" />

A interferencia cos procesos do encima responsable da formación da parede celular ten como resultado a [[lise]] celular e a morte da bacteria debida ao desencadeamento do sistema autolítico da bacteria.<ref>{{cite journal | vauthors = Spratt BG | title = Penicillin-binding proteins and the future of beta-lactam antibiotics. The Seventh Fleming Lecture | journal = Journal of General Microbiology | volume = 129 | issue = 5 | pages = 1247–60 | date = maio de 1983 | pmid = 6352855 | doi = 10.1099/00221287-129-5-1247  }}</ref>

== Notas ==
{{listaref|32em}}

== Véxase tamén ==
=== Outros artigos ===
* [[Vancomicina]], un antibiótico que se une a residuos D-ala-D-ala, inhibindo a elongación pola [[glicosiltransferase]]

=== Ligazóns externas ===
* A base de datos on line [[MEROPS]] de peptidases e os seus inhibidores: [https://www.ebi.ac.uk/merops/cgi-bin/pepsum?id=S11.001;type=P S11.001]
* {{EC number|3.4.16.4}}
* {{MeshName|Serine-Type+D-Ala-D-Ala+Carboxypeptidase}}

{{control de autoridades}}

[[Categoría:Hidrolases]]
[[Categoría:Bacterias]]