Estructura cristalográfica de la beta-lactamasa oxa-24Bases estructurales que determinan su actividad carbapenemasa

Resumen

1. OXA-24 es una oxacilinasa con actividad carbapenemasa aislada de una cepa hospitalaria multirresistente de Acinetobacter baumannii. La resolución de ß- lactamasas que se ha resuelto, ha permitido establecer las bases moleculares que explican la adquisición de especificidad por antibióticos carbapenémicos y constituye un punto de partida clave para el desarrollo de inhibidores. 2. OXA-24 ß- lactamasas de clase A, C y D. Este plegamiento comprende un núcleo ß- ¿-hélices, de forma que se pueden distinguir : ¿- x ¿-hélices de las regiones N- y Cterminal y las seis hebras-¿ antiparalelas que forman el núcleo de la lámina ß 3. El centro activo comprende también los tres elementos clásicos de las serinbetalactamasas, con una serina catalítica (S81) que actúa como núcleofilo. 4. A pesar de las analogías con las oxacilinasas clásicas en el plegamiento global y la composición del centro activo, la estructura de OXA-24 ha revelado que la interacción y posición relativa de dos residuos adyacentes al centro activo, Y112 y M223, genera una barrera hidrofóbica que bloquea parcialmente la entrada al centro activo, formándose un túnel cuyo tamaño y carácter hidrofóbico determina la especificidad que presenta OXA-24 por los carbapenémicos. 5. La cristalización y los ensayos funcionales realizados con mutantes, en los que ambos residuos han sido sustituidos por alanina, demuestran que la ausencia de la barrera que forman la Y112 y la M223 hace que OXA-24 pierda su selectividad por antibióticos carbapenémicos. 6. La carboxilación de la lisina 84 del elemento 1 del centro activo, confirma que las carbapenemasas de clase D conservan el mecanismo de acción descrito para las oxacilinasas clásicas, en las que dicho residuo actúa como base general en los procesos de acilación/desacilación que promueven la hidrólisis del antibiótico. 7. El estudio mediante cristalografía de rayos X de los complejos formados por OXA-24 con cinco compuestos del tipo penema sulfónica (penemas sulfónicas 6-alquiliden-2¿-sustituidas) revela la formación de un enlace CONCLUSIONES covalente entre la serina catalítica de la enzima y el compuesto, dando lugar a un acil-intermedio estable que bloquea el centro activo, actuando como inhibidor. 8. La interacción con la enzima provoca una reorganización química de estos compuestos, dando lugar a la formación de un anillo de indolizina que estabiliza la unión entre la proteína y el inhibidor. 9. Los ensayos de determinación de las concentraciones mínimas inhibitorias (CMIs) en A. baumannii frente a los carbapenémicos imipenem y meropenem en presencia de las penemas sulfónicas, valida el carácter inhibitorio de estos