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
npknpk发布了新的文献求助10
4秒前
Algernoon发布了新的文献求助10
6秒前
10秒前
SciGPT应助npknpk采纳,获得10
17秒前
20秒前
科研通AI2S应助科研通管家采纳,获得10
20秒前
YifanWang应助科研通管家采纳,获得30
20秒前
YifanWang应助科研通管家采纳,获得30
20秒前
Ava应助科研通管家采纳,获得10
20秒前
YifanWang应助科研通管家采纳,获得30
20秒前
YifanWang应助科研通管家采纳,获得30
20秒前
22秒前
田田完成签到 ,获得积分10
22秒前
npknpk完成签到,获得积分20
26秒前
Algernoon完成签到,获得积分10
27秒前
28秒前
30秒前
31秒前
跳跃的愫发布了新的文献求助10
32秒前
sys549发布了新的文献求助10
35秒前
35秒前
科研通AI6.1应助utopia采纳,获得10
36秒前
Magic麦发布了新的文献求助10
37秒前
39秒前
42秒前
bzlish发布了新的文献求助10
44秒前
黑神白了发布了新的文献求助20
49秒前
科目三应助bzlish采纳,获得10
51秒前
bzlish完成签到,获得积分10
58秒前
1分钟前
1分钟前
utopia发布了新的文献求助10
1分钟前
1分钟前
852应助Magic麦采纳,获得10
1分钟前
1分钟前
PP发布了新的文献求助10
1分钟前
PP关闭了PP文献求助
1分钟前
1分钟前
1分钟前
lhr发布了新的文献求助30
1分钟前
高分求助中
2025-2031全球及中国金刚石触媒粉行业研究及十五五规划分析报告 40000
(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
Introduction to strong mixing conditions volume 1-3 5000
Agyptische Geschichte der 21.30. Dynastie 3000
Les Mantodea de guyane 2000
Clinical Microbiology Procedures Handbook, Multi-Volume, 5th Edition 2000
„Semitische Wissenschaften“? 1510
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 5746780
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 5438963
关于积分的说明 15355882
捐赠科研通 4886788
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2627441
邀请新用户注册赠送积分活动 1575905
关于科研通互助平台的介绍 1532642