Investigación
Structure of PIB-1 from Pseudomonas aeruginosa. The monomer (A) upon binding of a Zn2+ ion (B) becomes a trimer (C). The antibiotic meropenem is covalently bound to the active site (D). The activity of PIB-1 increases in the presence on metal ions, such as Zn2+, Ni2+ and Co2+ [Adapted from Int. J. Biol. Macromol. 2024]]
21 Aug 2024
Identificado un nuevo tipo de β-lactamasas de clase C de Pseudomonas aeruginosa
Un nuevo trabajo publicado en la revista International Journal of Biological Macromolecules por el grupo dirigido por el Dr. Antonio Romero en el Centro de Investigaciones Biológicas Margarita Salas (CSIC) y cuyo primer autor es Francisco Javier Medrano, presenta la estructura de la β-lactamasa PIB-1 de Pseudomonas aeruginosa, que define un nuevo tipo de β-lactamasas de clase C metal-dependientes con capacidad para hidrolizar antibióticos carbapenémicos.
La resistencia a los antibióticos es uno de los problemas sanitarios más importantes en la actualidad. Las bacterias disponen de numerosos mecanismos para eludir su acción. Las β-lactamasas son los determinantes de resistencia más importantes. Estas enzimas degradan los antibióticos volviéndolos inactivos. En función de sus características estructurales y funcionales, las β-lactamasas se agrupan en cuatro categorías (A, B, C y D). Las de clase A, C y D son serino-hidrolasas que dependen del residuo catalítico serina para su actividad. Por el contrario, las de clase B son metalohidrolasas que necesitan uno o dos iones metálicos, normalmente Zn2+.
Medrano et al. han resuelto las estructuras cristalinas de la β-lactamasa PIB-1 de Pseudomonas aeruginosa codificada cromosómicamente, en su forma apo y en complejo con meropenem y zinc. El análisis de su secuencia primaria muestra que pertenece a las β-lactamasas de clase C, que son cefalosporinasas que presentan un conjunto de residuos altamente conservados. Sorprendentemente, la estructura cristalina de PIB-1 muestra que, aunque se trata de una β-lactamasa de clase C, el número de residuos conservados es bajo.
Además, el análisis funcional demostró que PIB-1 no puede degradar cefalosporinas, el sustrato típico de las β-lactamasas de clase C, pero sí carbapenems. Además, iones metálicos como Zn2+, Ni2+ y Co2+ pueden aumentar su actividad. Estos metales no se unen al sitio activo y pueden inducir la formación de trímeros, lo que sugiere que el oligómero es más activo que el monómero.
En conjunto, los resultados sugieren que PIB-1 de Pseudomonas aeruginosa define un nuevo grupo dentro de las β-lactamasas de clase C. Su estructura es típica de las β-lactamasas de clase C, pero presenta una baja conservación de la secuencia, un perfil de sustrato diferente y una dependencia de metal. Esto indica que el grupo de las β-lactamasas de clase C podría ser más diverso de lo esperado, conteniendo enzimas con perfiles de sustrato y estructuras primarias que difieren de las de las β-lactamasas de clase C descritas clásicamente.
Referencia: A new type of Class C β-lactamases defined by PIB-1. A metal-dependent carbapenem-hydrolyzing β-lactamase, from Pseudomonas aeruginosa: structural and functional analysis. Francisco Javier Medrano, Sara Hernando-Amado, José Luis Martínez, Antonio Romero (2024) International Journal of Biological Macromolecules, 277:134298, https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2024.134298