DD-transpeptidase - DD-transpeptidase
| D-Ala-D-Ala carboxypeptidase de type sérine | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
 Structure de la streptomyces K15 DD-transpeptidase
| |||||||||
| Identifiants | |||||||||
| CE n° | 3.4.16.4 | ||||||||
| N ° CAS. | 9077-67-2 | ||||||||
| Bases de données | |||||||||
| IntEnz | Vue IntEnz | ||||||||
| BRENDA | Entrée BRENDA | ||||||||
| ExPASy | Vue NiceZyme | ||||||||
| KEGG | Entrée KEGG | ||||||||
| MétaCycle | voie métabolique | ||||||||
| PRIAM | profil | ||||||||
| Structures de l' APB | RCSB PDB PDBe PDBsum | ||||||||
| |||||||||
DD-transpeptidase ( EC 3.4.16.4 , DD-peptidase , DD-transpeptidase , DD-carboxypeptidase , D-alanyl-D-alanine carboxypeptidase , D-alanyl-D-alanine-cliving-peptidase , D-alanine carboxypeptidase , D-aline carboxypeptidase et la D-Ala-D-Ala carboxypeptidase de type sérine .) est une enzyme bactérienne qui catalyse le transfert de la fraction RL-aca-D-alanyl des donneurs RL-aca-D-alanyl-D-alanine carbonyle vers le -OH de leur sérine de site actif et de celle-ci à un accepteur final. Il est impliqué dans la biosynthèse de la paroi cellulaire bactérienne, à savoir la transpeptidation qui réticule les chaînes latérales peptidiques des brins de peptidoglycane.
L' antibiotique pénicilline se lie de manière irréversible à et inhibe l'activité de l'enzyme transpeptidase en formant un intermédiaire pénicilloyl-enzyme hautement stable. En raison de l'interaction entre la pénicilline et la transpeptidase, cette enzyme est également connue sous le nom de protéine de liaison à la pénicilline (PBP).
Mécanisme
La DD-transpeptidase est mécaniquement similaire aux réactions protéolytiques de la famille des protéines trypsines.
La réticulation des fragments peptidyle des brins de glycane adjacents est une réaction en deux étapes. La première étape implique le clivage de la liaison D-alanyl-D-alanine d'un précurseur d'unité peptidique agissant comme donneur de carbonyle, la libération de la D-alanine carboxy-terminale et la formation de l'acyl-enzyme. La deuxième étape implique la rupture de l'intermédiaire acyl-enzyme et la formation d'une nouvelle liaison peptidique entre le carbonyle de la fraction D-alanyle et le groupe amino d'une autre unité peptidique.
La plupart des discussions sur les mécanismes de la DD-peptidase tournent autour des catalyseurs du transfert de protons. Pendant la formation de l'intermédiaire acyl-enzyme, un proton doit être retiré du groupe sérine hydroxyle du site actif et un doit être ajouté au groupe partant amine. Un mouvement de proton similaire doit être facilité dans la désacylation. L'identité des catalyseurs généraux acides et basiques impliqués dans ces transferts de protons n'a pas encore été élucidée. Cependant, la triade catalytique tyrosine, lysine et sérine, ainsi que sérine, lysine, sérine ont été proposées.
Structure
Les transpeptidases sont des membres de la superfamille des pénicilloyl-sérine transférase , qui possède un motif conservé signature SxxK . Avec "x" désignant un résidu d' acide aminé variable , les transpeptidases de cette superfamille montrent une tendance sous la forme de trois motifs : SxxK, SxN (ou analogue), et KTG (ou analogue). Ces motifs apparaissent à des endroits équivalents et sont à peu près également espacés le long de la chaîne polypeptidique. La protéine repliée rapproche ces motifs les uns des autres au centre catalytique entre un domaine tout-α et un domaine /β . Avec "x" désignant un résidu d' acide aminé variable , les transpeptidases de cette superfamille montrent une tendance sous la forme de trois motifs : SxxK, SxN (ou analogue), et KTG (ou analogue). Ces motifs apparaissent à des endroits équivalents et sont à peu près également espacés le long de la chaîne polypeptidique. La protéine repliée rapproche ces motifs les uns des autres au centre catalytique entre un domaine tout-α et un domaine /β .
La structure de la streptomyces K15 DD-transpeptidase a été étudiée et consiste en une seule chaîne polypeptidique organisée en deux domaines. Un domaine contient principalement des hélices , et le second est de type /β. Le centre de la fente catalytique est occupé par la tétrade Ser35-Thr36-Thr37-Lys38, qui comprend le résidu nucléophile Ser35 à l'extrémité amino-terminale de l'hélice α2. Un côté de la cavité est défini par la boucle Ser96-Gly97-Cys98 reliant les hélices α4 et α5. La triade Lys213-Thr214-Gly215 se trouve sur le brin 3 du côté opposé de la cavité. Le groupe NH du squelette du résidu essentiel Ser35 et celui de Ser216 en aval du motif Lys213-Thr214-Gly215 occupent des positions compatibles avec la fonction trou d'oxyanion nécessaire à la catalyse.
L'enzyme est classée comme une DD-transpeptidase car la liaison peptidique sensible du donneur carbonyle s'étend entre deux atomes de carbone avec la configuration D.
Fonction biologique
Toutes les bactéries possèdent au moins une, le plus souvent plusieurs, sérine DD-peptidases monofonctionnelles.
Pertinence de la maladie
Cette enzyme est une excellente cible médicamenteuse car elle est essentielle, accessible depuis le périplasme et n'a pas d'équivalent dans les cellules de mammifères. La DD-transpeptidase est la protéine cible des antibiotiques -lactamines (par exemple la pénicilline ). Ceci est dû au fait que la structure de la -lactamine ressemble étroitement au résidu D-ala-D-ala.
Les -lactames exercent leur effet en inactivant de manière compétitive le site catalytique de la sérine DD-transpeptidase. La pénicilline est un analogue cyclique des donneurs carbonyles terminés par D-Ala-D-Ala, donc en présence de cet antibiotique, la réaction s'arrête au niveau de l'enzyme pénicilloyle liée à l'ester de sérine. Ainsi, les antibiotiques β-lactamines forcent ces enzymes à se comporter comme des protéines de liaison à la pénicilline .
Cinétiquement, l'interaction entre la DD-peptidase et les bêta-lactamines est une réaction en trois étapes :
Les bêta-lactames peuvent former un adduit EI* de haute stabilité avec la DD-transpeptidase. La demi-vie de cet adduit est d'environ quelques heures, alors que la demi-vie de la réaction normale est de l'ordre de quelques millisecondes.
L'interférence avec les processus enzymatiques responsables de la formation de la paroi cellulaire entraîne la lyse et la mort cellulaires dues au déclenchement du système autolytique de la bactérie.
Voir également
- Vancomycine , un antibiotique qui se lie aux résidus D-ala-D-ala, inhibant l'élongation via la glycosyltransférase
Les références
Liens externes
- La base de données en ligne MEROPS pour les peptidases et leurs inhibiteurs : S11.001
- CE 3.4.16.4
- Sérine-Type+D-Ala-D-Ala+Carboxypeptidase à la National Library of Medicine Medical Subject Headings (MeSH) des États-Unis
