Transferencia de protones inducida por ligando y enlace de hidrógeno de baja barrera revelado por cristalografía de...

Área de la Ciencia:

• Enzimología y Biología Estructural.
• Química biofísica y bioquímica.

Sus antecedentes:

• La unión de ligandos puede modular los valores de pKa de los residuos de proteínas, lo que afecta la catálisis de la enzima.
• La comprensión de los estados de protonación es crucial para el esclarecimiento del mecanismo enzimático.

Objetivo del estudio:

• Para visualizar los cambios en el estado de protonación durante la vía enzimática de la CTX-M β-lactamasa utilizando cristalografía de rayos X de ultra alta resolución.
• Investigar el papel de la unión de ligandos en la formación de enlaces de hidrógeno de baja barrera (LBHB) y su impacto en la catálisis.

Principales métodos:

• Estruturas cristalinas de rayos X de ultra alta resolución (0.790.84 Å) de CTX-M β-lactamasa. estructuras cristalinas de rayos X de ultra alta resolución (0.790.84 Å) de CTX-M β-lactamasa. estructuras cristalinas de rayos X de ultra alta resolución (0.790.84 Å) de las estructuras cristalinas de rayos X de la CTX-M β-lactamasa. estructuras cristalinas de rayos X de la CTX-M β-lactamasa.
• Análisis de complejos análogos de estado de transición de apo, precovalente y acilación. complejos análogos de estado de transición de apo, precovalente y acilación.
• Cálculos de la trayectoria de reacción de la mecánica cuántica / mecánica molecular (QM / MM).

Principales resultados:

• Visualización directa de la transferencia de protones de Ser70 a Glu166 después de la unión del ligando.
• Observación de un enlace de hidrógeno de baja barrera de 2,53 Å (LBHB) entre Ser70 y Lys73 en el complejo precovalente.
• Los cálculos QM/MM muestran una baja barrera de transferencia de protones (1.53 kcal/mol) y sugieren que las LBHBs estabilizan el estado de transición.

Conclusiones:

• La desolución inducida por ligandos crea un microambiente que favorece la formación de LBHB en los sitios activos de la enzima.
• Es probable que los LBHB contribuyan a la estabilización del estado de transición en la catálisis ácido/base en general.
• Los cambios en el estado de protonación residual son críticos para el modelado preciso de la interacción proteína-ligando.