DD-transpeptidase

A DD-transpeptidase (EC 3. 4. 16. 4, chamada DD-peptidase, DD-transpeptidase, DD-carboxipeptidase, D-alanil-D-alanina carboxipeptidase, peptidase que corta a D-alanil-D-alanina, D-alanina carboxipeptidase, D-alanil carboxipeptidase e serina-tipo D-Ala-D-Ala carboxipeptidase. ) é un encima bacteriano que intervén na biosíntese da parede celular bacteriana, concretamente, a transpeptidación que establece enlaces cruzados entre as cadeas laterais peptídicas das febras de peptidoglicano. Cataliza a transferencia do resto R-L-αα-D-alanil procedente de doantes de R-L-αα-D-alanil-D-alanina carbonilo ao γ-OH da serina do seu sitio activo e desde esta a un aceptor final. O antibiótico penicilina únese irreversiblemente inhibe a actividade deste encima transpeptidase formando un intermediario moi estable peniciloil-encima, polo que a bacteria non pode formar correctamente a parede. Debido á interacción entre a penicilina e a transpeptidase, este encima tamén é unha proteína que se une á penicilina (PBP). Mecanismo
A DD-transpeptidase ten un mecanismo similar ao das reaccións proteolíticas das proteínααas da familia da tripsina. Os enlaces cruzados dos restos peptidil da febras de glicano adxacentes créanse nunha reacción de dous pasos. O primeiro paso implica o corte do enlace D-alanil-D-alanina dunha unidade péptidica precursora que actúa como doante de carbonilos, a liberación da D-alanina carboxilo terminal e a formación do acil-encima. O segundo paso implica a rotura do intermediario acil-encima e a fomación dun novo enlace peptídico entre o carbonilo do resto D-alanil e o grupo amino doutra unidade peptídica.
A maioría dos puntos discutidos do mecanismo da DD-peptidase scéntranse na catálise de transferencia de protóns. Durante a formación do intermediario acil-encima, debe extraerse un protón do grupo hidroxilo da serina do sitio activo e debe engadirse outro ao grupo saínte amino. Un movemento de protóns similar debe ser facilitado na desacilación. Aínda non se dilucidou a identidade da catálise xeral ácido-básica implicada nestas transferencias de protóns. Porén, propuxéronse tamén a tríades catalíticas tirosina, lisina e serina, así como serina, lisina, serina. Estrutura
As transpeptidases son membros da superfamilia da peniciloil-serina transferase, que ten unha sinatura co motivo SxxK conservado, onde "x" denota un residuo de aminoácido variable. As transpeptidases desta superfamilia mostran unha tendencia a presentar á vez tres motivos: SxxK, SxN (ou análogo) e KTG (ou análogo). Estes motivos aparecen en sitios equivalentes, e están aproximadamente espazados á mesma distancia, ao longo da cadea polipeptídica. Na proteína pregada estes motivos quedan situados uns preto dos outros no centro catalítico entre un dominio todo α e un dominio α/β. A estrutura da transpeptidase de Streptomyces K15 foi moi estudada e consta dunha soa cadea polipetídica organizada en dous dominios. Un dominio contén principalmente hélices α e o segundo é de tipo α/β. O centro do suco catalítico está ocupado pola tétrade Ser35-Thr36-Thr37-Lys38, que inclúe o residuo Ser35 nucleófilo no extremo amino-terminal da hélice α2. Un lado da cavidade defínese polo bucle Ser96-Gly97-Cys98 conectando as hélices α4 e α5. A tríade Lys213-Thr214-Gly215 sitúase na febra β3 do lado oposto da cavidade. O grupo NH do esqueleto da molécula do residuo Ser35 esencial e a Ser216 de augas abaixo do motivo Lys213-Thr214-Gly215 occupan posicións que son compatibles coa función oco oxianión necesaria para a catálise.
O encima clasifícase como DD-transpeptidase porque o enlace peptídico susceptible do doante de carbonilos establécese entre dous átomos de carbono coa configuración D. Función biolóxica
Todas as bacterais posúen polo menos unha e normalmente varias serina DD-peptidases monofuncionais. Interveñen na formación da parede celular creando pontes peptídicas entre as febras de peptidoglicano. Importancia en enfermidades
Ese encima é unha excelente diana para fármacos porque é esencial, é accesible desde o periplasma e non ten equivalente nas células de mamíferos. A DD-transpeptidase é a proteína diana dos antibióticos β-lactámicos (por exemplo, a penicilina). Isto débese a que a estrutura da β-lactama lembra moito ao residuo D-ala-D-ala.
As β-lactamas exercen os seus efectos incativando competitivamente o sitio catalítico da serina DD-transpeptidase. A penicilina é un análogo catalítico dos doantes de carbonilo terminados en D-Ala-D-Ala; por tanto, en presenza deste antibiótico, a reacción detense cando se orixina o peniciloil ligado por éster á serina do encima. Así, os antibióticos β-lactámicos forzan que estes encimas se comporten como proteínas que se unen á penicilina.
Cineticamente, a interacción entre a DD-peptidase e as beta-lactamas é unha reacción en tres pasos: E + I ⇌ E ⋅ I → E − I ∗ → E + P {\displaystyle E+I\rightleftharpoons E\cdot I\rightarrow E-I*\rightarrow E+P} As beta-lactamas poden formar un aduto E-I* de alta estabilidade coa DD-transpeptidase. A vida media deste aduto é dunhas horas, mentres que a vida media da reacción normal é da orde de milisegundos.
A interferencia cos procesos do encima responsable da formación da parede celular ten como resultado a lise celular e a morte da bacteria debida ao desencadeamento do sistema autolítico da bacteria.