Protéines de liaison à la pénicilline - Penicillin-binding proteins
| Protéine de liaison à la pénicilline, transpeptidase | |||||||||
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| Identifiants | |||||||||
| symbole | PCN-bd_Tpept | ||||||||
| Pfam | PF00905 | ||||||||
| InterPro | IPR001460 | ||||||||
| Superfamille OPM | 195 | ||||||||
| Protéine OPM | 5hlb | ||||||||
| Membranome | 541 | ||||||||
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| Protéine de liaison à la pénicilline, domaine de dimérisation | |||||||||||
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| Identifiants | |||||||||||
| symbole | PBP_dimer | ||||||||||
| Pfam | PF03717 | ||||||||||
| InterPro | IPR005311 | ||||||||||
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Les protéines de liaison à la pénicilline ( PBP ) sont un groupe de protéines qui se caractérisent par leur affinité et leur liaison à la pénicilline . Ils sont un constituant normal de nombreuses bactéries ; le nom reflète simplement la façon dont la protéine a été découverte. Tous les antibiotiques β-lactamines (à l'exception de la tabtoxinine-β-lactame , qui inhibe la glutamine synthétase ) se lient aux PBP, qui sont essentielles à la synthèse de la paroi cellulaire bactérienne . Les PBP sont membres d'un sous-groupe d'enzymes appelées transpeptidases . Plus précisément, les PBP sont des DD-transpeptidases .
La diversité
Il existe un grand nombre de PBP, généralement plusieurs dans chaque organisme, et on les trouve à la fois sous forme de protéines membranaires et cytoplasmiques. Par exemple, Spratt (1977) rapporte que six PBP différents sont systématiquement détectés dans toutes les souches d' E. Coli dont le poids moléculaire varie de 40 000 à 91 000. Les différents PBP se produisent en nombres différents par cellule et ont des affinités variées pour la pénicilline. Les PBP sont généralement classés en catégories à haut poids moléculaire (HMW) et à bas poids moléculaire (LMW). Les protéines qui ont évolué à partir des PBP se trouvent dans de nombreux organismes supérieurs et comprennent la protéine LACTB de mammifère .
Fonction
Les PBP sont tous impliqués dans les étapes finales de la synthèse du peptidoglycane , qui est le composant majeur des parois cellulaires bactériennes. La synthèse de la paroi cellulaire bactérienne est essentielle à la croissance, à la division cellulaire (donc à la reproduction) et au maintien de la structure cellulaire des bactéries. L'inhibition des PBP conduit à des défauts dans la structure de la paroi cellulaire et des irrégularités dans la forme des cellules, par exemple la filamentation , les formes pseudomulticellulaires, les lésions conduisant à la formation de sphéroplastes , et éventuellement la mort et la lyse des cellules .
Il a été démontré que les PBP catalysent un certain nombre de réactions impliquées dans le processus de synthèse du peptidoglycane réticulé à partir d'intermédiaires lipidiques et de médiation de l'élimination de la D - alanine du précurseur du peptidoglycane. Il a été démontré que les enzymes purifiées catalysent les réactions suivantes: la D -alanine carboxypeptidase, la peptidoglycane transpeptidase et la peptidoglycane endopeptidase. Chez toutes les bactéries étudiées, il a été démontré que les enzymes catalysent plus d'une des réactions ci-dessus. L'enzyme possède un domaine N-terminal transglycosylase insensible à la pénicilline (impliqué dans la formation de brins linéaires de glycane) et un domaine C-terminal transpeptidase sensible à la pénicilline (impliqué dans la réticulation des sous-unités peptidiques) et la sérine au site actif est conservée dans tous les membres de la famille PBP.
Certains PBP de faible poids moléculaire s'associent au cytosquelette MreB et suivent sa rotation autour de la cellule, insérant le pétipdoglycane de manière orientée pendant la croissance cellulaire. En revanche, les PBP de haut poids moléculaire sont indépendants de MreB et maintiennent l'intégrité de la paroi cellulaire en détectant et en réparant les défauts du peptidoglycane.
Les antibiotiques
Les PBP se lient aux antibiotiques β-lactamines car leur structure chimique est similaire aux pièces modulaires qui forment le peptidoglycane. Lorsqu'ils se lient à la pénicilline, la liaison ß-lactame amide est rompue pour former une liaison covalente avec le résidu sérine catalytique au site actif des PBP. Il s'agit d'une réaction irréversible et inactive l'enzyme.
De nombreuses recherches ont été menées sur les PBP en raison de leur rôle dans les antibiotiques et la résistance. La synthèse de la paroi cellulaire bactérienne et le rôle des PBP dans sa synthèse est une très bonne cible pour les médicaments de toxicité sélective car les voies métaboliques et les enzymes sont propres aux bactéries. La résistance aux antibiotiques est due à une surproduction de PBP et à la formation de PBP qui ont une faible affinité pour les pénicillines (entre autres mécanismes tels que la production de lactamase). Ces expériences modifient la structure du PBP en ajoutant différents acides aminés dans la protéine, permettant une nouvelle découverte de la façon dont le médicament interagit avec la protéine. La recherche sur les PBP a conduit à la découverte de nouveaux β-lactamines semi-synthétiques, dans lesquels la modification des chaînes latérales de la molécule de pénicilline d'origine a augmenté l'affinité des PBP pour la pénicilline et, par conséquent, une efficacité accrue chez les bactéries développant une résistance.
La présence de la protéine 2A (PBP2A) se liant à la pénicilline est responsable de la résistance aux antibiotiques observée chez Staphylococcus aureus résistant à la méthicilline (SARM).
Le cycle β-lactame est une structure commune à tous les antibiotiques β-lactame.
Autres images
Noyau de pénicilline.
La filamentation (en haut à droite de la micrographie électronique) se produit chez certaines bactéries lorsque la PBP3 est inhibée.
