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Metallo-β-lactamase : Structural basis for substrate-specificity and rational design of the inhibitors

金属-β-内酰胺酶：底物特异性的结构基础和抑制剂的合理设计

基本信息

批准号：
16390017
负责人：
YAMAGUCHI Yoshihiro
金额：
$ 9.09万
依托单位：
Kumamoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2004
资助国家：
日本
起止时间：
2004 至 2005
项目状态：
已结题

项目摘要

Metallo-β-lactamase (IMP-1) poses a potential threat for clinical environment because of wide spread substrate specificity and lack of the available inhibitors. IMP-1 requires two Zn(II) ions to hydrolyze β-lactam antibiotics.To study the effects on Zn(II) binding to IMP-1, we examined the kinetics of dissociation of Zn(II) from wild type IMP-1. From the kinetic experiments, the dissociation of Zn(II) ion from IMP-1 appeared to be two steps. Apo IMP-1 was prepared by the addition of EDTA directly to wild type IMP-1 at 30 ℃. Up to the addition of Co(II) to apo IMP-1 in 1:1, the absorption bands due to d-d transitions appeared. Further addition of Co(II) to apo IMP-1 up to 2:1 resulted in the increases in absorption at 344 nm, due to LMCT from thiolate of Cys221 to Co(II), and d-d transitions. These result suggest that the binding of Co(II) to apo IMP-1 proceeds stepwise : a Co(II) ion initially binds to the Zn1 site and then the second Co(II) ion binds to the Zn2 site.We prepared two inhibitors, pentafluorophenyl 3-mercaptopropionate (PFMP, 1) and 3-(3-mercaptopropionylsulfanyl)propionic acid pentafluorophenyl ester (MPAP, 2) for one of MBLs, IMP-1. From the gel-filtration experiment of the enzyme-inhibitor complex, these compounds inhibited IMP-1 irreversibly. Moreover, X-ray crystallography revealed that inhibitor 2 covalently binds to IMP-1 to form an amide bond between the amino group (N^ζ) of Lys224 and the inhibitor.

金属β-内酰胺酶（IMP-1）具有广泛的底物特异性，且缺乏有效的抑制剂，对临床环境构成潜在威胁。IMP-1需要两个Zn（II）离子来水解β-内酰胺抗生素，为了研究Zn（II）与IMP-1结合的影响，我们检测了Zn（II）从野生型IMP-1解离的动力学。动力学实验表明，IMP-1与Zn（II）离子的解离过程为两步。通过在30 ℃下向野生型IMP-1中直接加入EDTA制备Apo IMP-1。当Co（Ⅱ）与载脂蛋白IMP-1以1：1的比例加成时，出现了d-d跃迁吸收带。进一步添加Co（II）至apo IMP-1至2：1导致在344 nm处的吸收增加，这是由于从Cys 221的硫醇盐到Co（II）的LMCT和d-d跃迁。我们制备了两种抑制剂：3-巯基丙酸五氟苯基酯（PFMP，1）和3-（3-巯基丙酰硫烷基）丙酸五氟苯基酯（MPAP，2）。从凝胶过滤实验的酶抑制剂复合物，这些化合物抑制IMP-1不可逆。此外，X射线晶体学显示抑制剂2与IMP-1共价结合，在Lys 224的氨基（N^-）与抑制剂之间形成酰胺键。

项目成果

期刊论文数量（5）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Probing the Role of Asp-120(81) of Metallo-β-lactamase (IMP-1) by Site-directed Mutagenesis, Kinetic Studies, and X-ray Crystallography*

DOI：
10.1074/jbc.m414314200
发表时间：
2005-05
期刊：
Journal of Biological Chemistry
影响因子：
4.8
作者：
Y. Yamaguchi;Takahiro Kuroki;Hisami Yasuzawa;Toshihiro Higashi;Wanchun Jin;Akiko Kawanami;Y. Yamagata;Y. Arakawa;M. Goto;H. Kurosaki
通讯作者：
Y. Yamaguchi;Takahiro Kuroki;Hisami Yasuzawa;Toshihiro Higashi;Wanchun Jin;Akiko Kawanami;Y. Yamagata;Y. Arakawa;M. Goto;H. Kurosaki

Structure-based drug design of the irreversible inhibitors of metallo-β-lactamases

金属-β-内酰胺酶不可逆抑制剂的基于结构的药物设计

DOI：
发表时间：
2006
期刊：
The Japanese Journal of Antibiotics 59(1)
影响因子：
0
作者：
Yoshihara;T.;et. al.;Shin-ichi Ichiki et al.;Linyen Lin et al.;M.Iwamoto et al.;Yoshihiro Yamaguchi
通讯作者：
Yoshihiro Yamaguchi

β-ラクタム剤耐性菌が産生するメタロ-β-ラクタマーゼの三次元構造に立脚した非可逆的阻害剤の開発

基于β-内酰胺耐药菌产生的金属-β-内酰胺酶三维结构开发不可逆抑制剂