亲爱的研友该休息了!由于当前在线用户较少,发布求助请尽量完整地填写文献信息,科研通机器人24小时在线,伴您度过漫漫科研夜!身体可是革命的本钱,早点休息,好梦!

QM/MM Study of a VIM-1 Metallo-β-Lactamase Enzyme: The Catalytic Reaction Mechanism

水解 美罗培南 化学 催化作用 从头算 碳青霉烯 亲核细胞 QM/毫米 吉布斯自由能 反应机理 活动站点 协同反应 计算化学 立体化学 活化能 组合化学 酶催化 酶动力学 有机化学 抗生素耐药性 热力学 抗生素 生物化学 物理
作者
Fabiola E. Medina,Gonzalo A. Jaña
出处
期刊:ACS Catalysis [American Chemical Society]
卷期号:12 (1): 36-47 被引量:14
标识
DOI:10.1021/acscatal.1c04786
摘要

The hydrolysis of carbapenem antibiotics by metallo-β-lactamase enzymes (MBLs) is a biologically crucial reaction that promotes the antibiotic resistance, and consequently, MBLs cause human infections. Therefore, the enzymes that catalyze this reaction are among the most important pharmacological targets, especially those of the VIM type. Despite its relevance in the increase of antimicrobial resistance, the fundamental mechanism of meropenem (carbapenem antibiotic) hydrolysis catalyzed by this enzyme is not fully understood. Here, we report the catalytic mechanism of the meropenem hydrolysis by a VIM-1 metallo-β-lactamase enzyme. We explored the chemical reaction with hybrid quantum mechanics/molecular mechanics (QM/MM) calculations, using three layers, two of them described by high-level ab initio methods at DLPNO-CCSD(T)/CBS plus M06-2X/6-311+G(2d,2p):AMBER. Our results demonstrate that the reaction occurs in three stages: nucleophilic addition, water orientation, and proton transfer. The rate-limiting step in the hydrolysis reaction was the initial stage with a Gibbs energy barrier of 15.7 kcal·mol–1. This energy value is in excellent agreement with the experimental data of 15.9 kcal·mol–1 (derived from the kcat value of 13 s–1). The Gibbs activation energy for the overall reaction was −14.5 kcal·mol–1. Our biochemical understanding of the enzymatic regulation of meropenem hydrolysis by VIM-1 not only resolves the mechanism but also allows us to identify noncatalytic residues with an effect on the rate-limiting step of the reaction. That is, revisiting the electrostatic role of the residues in the second coordination sphere yields rationally identified mutants that can be used to inhibit the activity of the metallo-β-lactamase enzyme or as a starting point for the design of β-lactam antibiotics.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
洋葱发布了新的文献求助10
3秒前
一米六发布了新的文献求助10
9秒前
慕青应助牛油果采纳,获得10
12秒前
只谈风月完成签到,获得积分10
15秒前
腼腆的寒风完成签到 ,获得积分10
16秒前
19秒前
科研大王完成签到,获得积分10
19秒前
leoskrrr完成签到,获得积分10
23秒前
牛油果发布了新的文献求助10
24秒前
Han完成签到 ,获得积分10
34秒前
顾矜应助乐求知采纳,获得10
49秒前
53秒前
1分钟前
浮游漂漂应助科研通管家采纳,获得30
1分钟前
Xx完成签到 ,获得积分10
1分钟前
踏实的绣连完成签到 ,获得积分10
1分钟前
111发布了新的文献求助10
1分钟前
yr应助牛油果采纳,获得10
1分钟前
1分钟前
1分钟前
summer完成签到,获得积分20
1分钟前
1分钟前
dad0ng发布了新的文献求助10
1分钟前
1分钟前
小二郎应助dad0ng采纳,获得10
1分钟前
南风南下完成签到 ,获得积分10
1分钟前
Yu发布了新的文献求助10
1分钟前
zyyyy发布了新的文献求助10
1分钟前
1分钟前
jami-yu发布了新的文献求助10
1分钟前
jewel9完成签到,获得积分10
1分钟前
在水一方应助Yu采纳,获得10
1分钟前
明天一定早睡关注了科研通微信公众号
1分钟前
1分钟前
研友_LaOyQZ完成签到,获得积分10
2分钟前
A_123应助坦率的尔冬采纳,获得10
2分钟前
jami-yu完成签到,获得积分10
2分钟前
坦率的尔冬完成签到,获得积分10
2分钟前
万能图书馆应助哈哈哈采纳,获得10
2分钟前
2分钟前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Encyclopedia of Forensic and Legal Medicine Third Edition 5000
Introduction to strong mixing conditions volume 1-3 5000
Agyptische Geschichte der 21.30. Dynastie 3000
„Semitische Wissenschaften“? 1510
从k到英国情人 1500
Cummings Otolaryngology Head and Neck Surgery 8th Edition 800
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 生物 医学 工程类 计算机科学 有机化学 物理 生物化学 纳米技术 复合材料 内科学 化学工程 人工智能 催化作用 遗传学 数学 基因 量子力学 物理化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 5763871
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 5545305
关于积分的说明 15405600
捐赠科研通 4899419
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2635548
邀请新用户注册赠送积分活动 1583722
关于科研通互助平台的介绍 1538812