Interactions of hydrolyzed β-lactams with the L1 metallo-β-lactamase: Crystallography supports stereoselective binding of cephem/carbapenem products
Notice bibliographique
Résumé
L1 is a dizinc subclass B3 metallo-β-lactamase (MBL) that hydrolyzes most β-lactam antibiotics and is a key resistance determinant in the Gram-negative pathogen Stenotrophomonas maltophilia , an important cause of nosocomial infections in immunocompromised patients. L1 is not usefully inhibited by MBL inhibitors in clinical trials, underlying the need for further studies on L1 structure and mechanism. We describe kinetic studies and crystal structures of L1 in complex with hydrolyzed β-lactams from the penam (mecillinam), cephem (cefoxitin/cefmetazole), and carbapenem (tebipenem, doripenem, and panipenem) classes. Despite differences in their structures, all the β-lactam-derived products hydrogen bond to Tyr33, Ser221, and Ser225 and are stabilized by interactions with a conserved hydrophobic pocket. The carbapenem products were modeled as Δ 1 -imines, with (2 S )-stereochemistry. Their binding mode is determined by the presence of a 1β-methyl substituent: the Zn-bridging hydroxide either interacts with the C-6 hydroxyethyl group (1β-hydrogen-containing carbapenems) or is displaced by the C-6 carboxylate (1β-methyl-containing carbapenems). Unexpectedly, the mecillinam product is a rearranged N-formyl amide rather than penicilloic acid, with the N-formyl oxygen interacting with the Zn-bridging hydroxide. NMR studies imply mecillinam rearrangement can occur nonenzymatically in solution. Cephem-derived imine products are bound with (3 R )-stereochemistry and retain their 3′ leaving groups, likely representing stable endpoints, rather than intermediates, in MBL-catalyzed hydrolysis. Our structures show preferential complex formation by carbapenem- and cephem-derived species protonated on the equivalent (β) faces and so identify interactions that stabilize diverse hydrolyzed antibiotics. These results may be exploited in developing antibiotics, and β-lactamase inhibitors, that form long-lasting complexes with dizinc MBLs.
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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 | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,002 | 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 ».