Small Changes in Hydration Determine Cephalosporinase Activity of OXA-48 β-Lactamases

头孢他啶 活动站点 头孢菌素 抗生素 化学 水解酶 立体化学 生物 细菌 生物化学 遗传学 铜绿假单胞菌
作者
Viivi H. A. Hirvonen,Adrian J. Mulholland,James Spencer,Marc W. van der Kamp
出处
期刊:ACS Catalysis 卷期号:10 (11): 6188-6196 被引量:22
标识
DOI:10.1021/acscatal.0c00596
摘要

β-Lactamase mediated antibiotic resistance threatens treatment of bacterial infections. OXA-48 enzymes are clinically important class D serine β-lactamases (SBLs) that confer resistance to most β-lactam antibiotics, including carbapenems. However, OXA-48 and related enzymes vary widely in their activity toward different substrates: OXA-48 primarily hydrolyzes carbapenems, whereas the OXA-163 variant is a cephalosporinase with minimal carbapenemase activity. The basis of cephalosporinase activity in OXA-163 remains elusive. Here we use QM/MM reaction simulations (umbrella sampling molecular dynamics) to study the breakdown of the cephalosporin antibiotic ceftazidime, a key antibiotic for healthcare-associated infections, by selected OXA-48 variants. Calculated free energy barriers for ceftazidime deacylation correctly capture the differing catalytic efficiencies of the studied enzymes and identify the catalytically competent orientation for bound ceftazidime. Additionally, we show that high flexibility of the Ω loop bordering the active site, a determinant of specificity in many SBLs, is not required for efficient deacylation. Based on our simulations, cephalosporin breakdown in OXA-163 is efficient due to subtle control of active site solvation, which requires a particular orientation of Leu158 in the Ω loop. Our simulations further predict that a single mutation in the OXA-48 β5-β6 loop (Arg214Ser) will increase the efficiency of ceftazidime deacylation to that of OXA-163. The finding that the hydration of the general base in the active site determines deacylation efficiency is possibly important in other class D β-lactamases.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
大幅提高文件上传限制,最高150M (2024-4-1)

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
嘀嘀咕咕完成签到,获得积分20
刚刚
刚刚
mslln发布了新的文献求助10
1秒前
1秒前
开心友儿完成签到,获得积分10
1秒前
唐浩完成签到,获得积分10
1秒前
小柒完成签到 ,获得积分10
2秒前
汉堡包应助王鹏采纳,获得10
2秒前
华仔应助言言采纳,获得10
3秒前
HYH发布了新的文献求助10
3秒前
3秒前
4秒前
SciGo完成签到,获得积分10
4秒前
大模型应助hao采纳,获得10
4秒前
烟花应助高小h采纳,获得10
5秒前
5秒前
5秒前
ding应助ggg采纳,获得10
5秒前
5秒前
qqwxp完成签到,获得积分10
5秒前
leo发布了新的文献求助10
6秒前
WT发布了新的文献求助10
6秒前
浩然完成签到,获得积分10
6秒前
高屋建瓴完成签到,获得积分10
8秒前
ChoCho发布了新的文献求助10
9秒前
故事的小红花完成签到,获得积分10
9秒前
9秒前
fkljdaopk完成签到,获得积分10
10秒前
zhizhaomai发布了新的文献求助10
11秒前
haoguo完成签到,获得积分10
12秒前
热心绿柏发布了新的文献求助10
12秒前
田様应助Iris采纳,获得10
12秒前
眯眯眼的慕儿完成签到,获得积分10
12秒前
LIU123完成签到 ,获得积分10
13秒前
科研通AI2S应助sumugeng采纳,获得10
13秒前
王鹏完成签到,获得积分10
13秒前
栗栗发布了新的文献求助10
14秒前
14秒前
15秒前
Nikola关注了科研通微信公众号
15秒前
高分求助中
Evolution 10000
Sustainability in Tides Chemistry 2800
юрские динозавры восточного забайкалья 800
English Wealden Fossils 700
A new species of Coccus (Homoptera: Coccoidea) from Malawi 500
A new species of Velataspis (Hemiptera Coccoidea Diaspididae) from tea in Assam 500
Diagnostic immunohistochemistry : theranostic and genomic applications 6th Edition 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 医学 生物 材料科学 工程类 有机化学 生物化学 物理 内科学 纳米技术 计算机科学 化学工程 复合材料 基因 遗传学 催化作用 物理化学 免疫学 量子力学 细胞生物学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3156157
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 2807647
关于积分的说明 7873898
捐赠科研通 2465881
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1312484
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 630109
版权声明 601905