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.

Mecanismo catalítico da DD-transpeptidase
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
---------------------------

A semellanza estrutural entre (A) D-Ala-D-Ala terminal do peptidoglicano terminal e (B) penicilinas. As transpeptidases recoñecen erradamente as penicilinas para a reacción catalítica TPase.
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:

{\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.

Notas
-----

1. ↑  "E.C.3.4.16.4 Serine-type D-Ala-D-Ala carboxypeptidase". *Enzyme Structures Database*. Arquivado dende o orixinal o 17 de maio de 2006. Consultado o 26 de febreiro de 2006.
2. ↑  Yocum RR, Waxman DJ, Rasmussen JR, Strominger JL (1979). "Mechanism of penicillin action: penicillin and substrate bind covalently to the same active site serine in two bacterial D-alanine carboxypeptidases". *Proc Natl Acad Sci U S A* **76** (6): 2730–4. Bibcode:1979PNAS...76.2730Y. PMC 383682. PMID 111240. doi:10.1073/pnas.76.6.2730.
3. 1 2  Grandchamps J, Nguyen-Distèche M, Damblon C, Frère JM, Ghuysen JM (1995). "Streptomyces K15 active-site serine DD-transpeptidase: specificity profile for peptide, thiol ester and ester carbonyl donors and pathways of the transfer reactions". *Biochem J*. 307 ( Pt 2) (2): 335–9. PMC 1136653. PMID 7733866. doi:10.1042/bj3070335.
4. ↑  Gordon E, Mouz N, Duée E, Dideberg O (xuño de 2000). "The crystal structure of the penicillin-binding protein 2x from Streptococcus pneumoniae and its acyl-enzyme form: implication in drug resistance". *Journal of Molecular Biology* **299** (2): 477–85. PMID 10860753. doi:10.1006/jmbi.2000.3740.
5. ↑  Goffin C, Ghuysen JM (decembro de 2002). "Biochemistry and comparative genomics of SxxK superfamily acyltransferases offer a clue to the mycobacterial paradox: presence of penicillin-susceptible target proteins versus lack of efficiency of penicillin as therapeutic agent". *Microbiology and Molecular Biology Reviews* **66** (4): 702–38, table of contents. PMC 134655. PMID 12456788. doi:10.1128/MMBR.66.4.702-738.2002.
6. 1 2 3 4  Fonzé E, Vermeire M, Nguyen-Distèche M, Brasseur R, Charlier P (xullo de 1999). "The crystal structure of a penicilloyl-serine transferase of intermediate penicillin sensitivity. The DD-transpeptidase of streptomyces K15". *The Journal of Biological Chemistry* **274** (31): 21853–60. PMID 10419503. doi:10.1074/jbc.274.31.21853.
7. 1 2  Pratt RF (xullo de 2008). "Substrate specificity of bacterial DD-peptidases (penicillin-binding proteins)". *Cellular and Molecular Life Sciences* **65** (14): 2138–55. PMID 18408890. doi:10.1007/s00018-008-7591-7.
8. 1 2  Walsh, Christopher; Wencewicz, Timothy (2016). *Antibiotics: Challenges, Mechanisms, Opportunities* (2ª ed.). American Society for Microbiology (Verlag). ISBN 978-1-55581-930-9.
9. ↑  Ghuysen JM (outubro de 1994). "Molecular structures of penicillin-binding proteins and beta-lactamases". *Trends in Microbiology* **2** (10): 372–80. PMID 7850204. doi:10.1016/0966-842X(94)90614-9. hdl:2268/96404.
10. ↑  Kelly JA, Kuzin AP, Charlier P, Fonzé E (abril de 1998). "X-ray studies of enzymes that interact with penicillins". *Cellular and Molecular Life Sciences* (Submitted manuscript) **54** (4): 353–8. PMID 9614972. doi:10.1007/s000180050163. hdl:2268/77968.
11. ↑  Nguyen-Distèche M, Leyh-Bouille M, Ghuysen JM (outubro de 1982). "Isolation of the membrane-bound 26 000-Mr penicillin-binding protein of Streptomyces strain K15 in the form of a penicillin-sensitive D-alanyl-D-alanine-cleaving transpeptidase". *The Biochemical Journal* **207** (1): 109–15. PMC 1153830. PMID 7181854. doi:10.1042/bj2070109.
12. 1 2  Ghuysen JM, Frère JM, Leyh-Bouille M, Nguyen-Distèche M, Coyette J, Dusart J, Joris B, Duez C, Dideberg O, Charlier P (1984). "Bacterial wall peptidoglycan, DD-peptidases and beta-lactam antibiotics". *Scandinavian Journal of Infectious Diseases. Supplementum* **42**: 17–37. PMID 6597561.
13. ↑  Spratt BG (maio de 1983). "Penicillin-binding proteins and the future of beta-lactam antibiotics. The Seventh Fleming Lecture". *Journal of General Microbiology* **129** (5): 1247–60. PMID 6352855. doi:10.1099/00221287-129-5-1247.

Véxase tamén
------------

### Outros artigos

* Vancomicina, un antibiótico que se une a residuos D-ala-D-ala, inhibindo a elongación pola glicosiltransferase

### Ligazóns externas

* A base de datos on line MEROPS de peptidases e os seus inhibidores: S11.001[*Ligazón morta*]
* EC 3.4.16.4
* Serine-Type D-Ala-D-Ala Carboxypeptidase *Medical Subject Headings* (MeSH) na Biblioteca Nacional de Medicina dos EUA.

|  |  |
| --- | --- |
| Control de autoridades | 
* Wd: Q420272
* MAG: 2779780717

 |

|  |  |
| --- | --- |
| Identificadores | 
* EC: 3.4.16.4
* MeSH: D046929
* MeSH: D08.811.277.656.350.245.800
* UMLS: C0660025

 |