DD-transpeptidase
Modelo:Encima A DD-transpeptidase (Modelo:EC number, 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.[1]) é un encima bacteriano que intervén na biosíntese da parede celular bacteriana, concretamente, a transpeptidación que establece enlaces cruzados entre as cadeas laterais peptídicas das febras de peptidoglicano.[2] Cataliza a transferencia do 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.[3]
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.[4] 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.[5]
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.[6]
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.[7] Porén, propuxéronse tamén a tríades catalíticas tirosina, lisina e serina, así como serina, lisina, serina.[7]
Estrutura
As transpeptidases son membros da superfamilia da peniciloil-serina transferase, que ten unha sinatura co motivo SxxK conservado,[8] 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 dominio todo α e un dominio α/β.[9][10]
A estrutura da transpeptidase de Streptomyces K15 foi moi estudada e consta dunha soa cadea polipetídica organizada en dous dominios. Un dominio contén principalmente hélices α e o segundo é de tipo α/β.[6] 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.[6]
O encima clasifícase como DD-transpeptidase porque o enlace peptídico susceptible do doante de carbonilos establécese entre dous átomos de carbono coa configuración D.[6]
Función biolóxica
Todas as bacterais posúen polo menos unha e normalmente varias serina DD-peptidases monofuncionais.[3] Interveñen na formación da parede celular creando pontes peptídicas entre as febras de peptidoglicano.
Importancia en enfermidades
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 antibióticos β-lactámicos (por exemplo, a penicilina). Isto débese a que a estrutura da 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.[11] Así, os antibióticos β-lactámicos forzan que estes encimas se comporten como proteínas que se unen á penicilina.[12]
Cineticamente, a interacción entre a DD-peptidase e as beta-lactamas é unha reacción en tres pasos:
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.[8]
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.[13]
Notas
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: S11.001
- Modelo:EC number
- Modelo:MeshName
- ↑ Modelo:Cite web
- ↑ Modelo:Cite journal
- ↑ 3,0 3,1 Modelo:Cite journal
- ↑ Modelo:Cite journal
- ↑ Modelo:Cite journal
- ↑ 6,0 6,1 6,2 6,3 Modelo:Cite journal
- ↑ 7,0 7,1 Modelo:Cite journal
- ↑ 8,0 8,1 Modelo:Cite book
- ↑ Modelo:Cite journal
- ↑ Modelo:Cite journal
- ↑ Modelo:Cite journal
- ↑ 12,0 12,1 Modelo:Cite journal
- ↑ Modelo:Cite journal