Beta-laktamaz ligand bağlanması

Beta-laktamazlar antibiyotiklerin beta-laktam halkalarını hidrolize ederek antibiyotikleri etkisiz hale getirir. Beta-laktamazların inhibitor tanıma mekanizmalarının anlaşılması beta-laktamaz kaynaklı antibiyotik direnci ile savaşılması için önemli bilgiler sağlayacaktır. Pek çok inhibitor, beta-laktamazın aktif bölgesine bağlanarak beta-laktamazı yarışmalı olarak inhibe eder. Bu çalışmada beta-laktamazın inhibitor tanıma mekanizması moleküler dinamik simülasyonları ve in vitro deneyler ile incelenmiştir. Simülasyonlar iki klinik açıdan alakalı beta-laktamaz olan TEM-1 ve SHV-1 beta-laktamazlarının serbest ve BLIP bağlı yapıları üzerinde, BLIP bağlanmasının enerji ve dinamikler üzerine etkisinin aydınlatılması amacıyla gerçekleştirilmiştir. TEM-1 ve SHV-1 beta-laktamazlarında H10 sarmalının yakınında, bir allosterik bağlanma bölgesi vardır. Beta-laktamazların çoklu dizi hizalamaları sonucunda H10 sarmalı üzerinde bulunan Trp229, beta-laktamaz ailesi içerisinde oldukça korunmuş bir kalıntı olarak saptanmıştır. Simülasyonlar beta-laktamazın ligand tanıma mekanızmasında Trp229 kalıntısının rolünü saptayabilmek için W229A mutant TEM-1 ve SHV-1 beta-laktamazları ile tekrar edilmiştir. Simülasyonlar sonucunda, BLIP varlığında TEM-1 ve SHV-1 beta-laktamazlarında yüksek H10 hareketliliği ve BLIP ile yüksek çapraz korelasyonlar saptanmıştır. BLIP'e karşı yüksek ilgi mutant TEM-1'de gözlemlenirken, mutant SHV-1'de saptanamamıştır. Elde edilen sonuçlar beta-laktamazın allosterik bölgesi ile aktif bölgesi arasında bir iletişim olduğunu göstermektedir. Moleküler dinamik simülasyonları peptit üzerinde farklı mutasyonlar içeren 10 farklı TEM-1 ? peptit kompleksi üzerinde gerçekleştirilmiştir. Simülasyonların yapısal, dinamik ve enerjik analizleri sonucunda BLIP'in 45-53 bölgesini kapsayan peptitin G48F mutant formunun TEM-1'e yüksek ilgi ile bağlandığını göstermiştir. Dört farklı peptit ile in vitro deneyler gerçekleştirilmiştir. BLIP'in 45-53 bölgesini kapsayan peptit ile başında hidrofobik pVEC kalıntıları taşıyan ve BLIP'in 45-53 bölgesi temel alınarak oluşturulan peptit, TEM-1 beta-laktamaz aktivitesi üzerinde benzer inhibitor etkileri göstermiştir.