The Basis for Carbapenem Hydrolysis by Class A β-Lactamases: A Combined Investigation using Crystallography and Simulations
Notice bibliographique
Résumé
Carbapenems are the most potent β-lactam antibiotics and key drugs for treating infections by Gram-negative bacteria. In such organisms, β-lactam resistance arises principally from β-lactamase production. Although carbapenems escape the activity of most β-lactamases, due in the class A enzymes to slow deacylation of the covalent acylenzyme intermediate, carbapenem-hydrolyzing class A β-lactamases are now disseminating in clinically relevant bacteria. The reasons why carbapenems are substrates for these enzymes, but inhibit other class A β-lactamases, remain to be fully established. Here, we present crystal structures of the class A carbapenemase SFC-1 from Serratia fonticola and of complexes of its Ser70 Ala (Michaelis) and Glu166 Ala (acylenzyme) mutants with the carbapenem meropenem. These are the first crystal structures of carbapenem complexes of a class A carbapenemase. Our data reveal that, in the SFC-1 acylenzyme complex, the meropenem 6α-1R-hydroxyethyl group interacts with Asn132, but not with the deacylating water molecule. Molecular dynamics simulations indicate that this mode of binding occurs in both the Michaelis and acylenzyme complexes of wild-type SFC-1. In carbapenem-inhibited class A β-lactamases, it is proposed that the deacylating water molecule is deactivated by interaction with the carbapenem 6α-1R-hydroxyethyl substituent. Structural comparisons with such enzymes suggest that in SFC-1 subtle repositioning of key residues (Ser70, Ser130, Asn132 and Asn170) enlarges the active site, permitting rotation of the carbapenem 6α-1R-hydroxyethyl group and abolishing this contact. Our data show that SFC-1, and by implication other such carbapenem-hydrolyzing enzymes, uses Asn132 to orient bound carbapenems for efficient deacylation and prevent their interaction with the deacylating water molecule.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,002 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,002 |
| Science ouverte | 0,002 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,002 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,003 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».