Language
Country/Area
No result found
隱藏在細菌中的魔法：DD-轉肽酶如何成為抗生素的絕佳目標？
在抗生素的戰場上，科學家們正努力搜尋能夠對付耐藥性細菌的新武器。其中一個引人注目的目標便是DD-轉肽酶（DD-Transpeptidase），這是一種關鍵的細菌酶，負責合成細菌細胞壁，並與β-內酰胺類抗生素（如青黴素）緊密相關。這種酶如何成為抗生素的絕佳目標？本文將帶您深入探索這一迷人的互動。
什麼是DD-轉肽酶？
DD-轉肽酶是一種細菌酶，催化D-丙氨酸基團從R-L-αα-D-丙氨酸-D-丙氨酸的碳醯基供體中傳遞到其活性位的絲氨酸，並從中轉移到最終受體。這一反應在細菌細胞壁的合成中至關重要，特別是在穿插交聯肽聚醣鏈的過程中。青黴素通過形成高度穩定的青黴酰酶中間體，與DD-轉肽酶不可逆地結合，從而抑制其活性。
由於青黴素與轉肽酶的相互作用，這種酶也被稱為青黴素結合蛋白（PBP）。
DD-轉肽酶的機制
DD-轉肽酶的機制與胰蛋白酶家族的水解反應相似。交鏈反應由兩個步驟組成。首先，肽段前體上D-丙氨酸-D-丙氨酸鍵被切割，釋放出羧基末端的D-丙氨酸，並形成酰-酶中間體。接著，這一中間體的裂解和新的肽鍵在第二步中形成。反應過程中的質子轉移是機制討論的核心，雖然具體的催化酸和鹼尚未弄清楚，但展現了DD-轉肽酶的複雜性。
DD-轉肽酶的結構
DD-轉肽酶屬於青黴酰-絲氨酸轉移酶超家庭，具有特徵性的SxxK保守動機。這些動機在蛋白質結構中具有關鍵功能，並在催化中心聚集。以放線菌K15的DD-轉肽酶為例，其結構由單個多肽鏈組成，共有兩個結構域。酶的催化隙道中包含了關鍵的Ser35、Thr36、Thr37和Lys38四元組，這些結構共同作用以執行催化功能。
該酶之所以被稱為DD-轉肽酶，是因為碳醯基供體的易受攻擊的肽鍵在D-型結構中延伸。
生物功能及其疾病相關性
幾乎所有細菌至少擁有一种甚至多种的單功能絲氨酸DD-肽酶。在抗生素研究中，DD-轉肽酶被認為是絕佳的藥物目標，因為它對細菌的生存至關重要，且在細菌的外部空間中是可接觸的，並且在哺乳動物細胞中沒有等效物。這使得DD-轉肽酶能夠成為β-內酰胺類抗生素的主要靶點。
β-內酰胺類抗生素的作用機制
β-內酰胺類抗生素通過競爭性抑制DD-轉肽酶的活性，使其無法完成細胞壁的合成。藉由模仿D-丙氨酸-D-丙氨酸序列，β-內酰胺結合這些酶，抑制了正常的催化過程，從而引發細菌的細胞溶解和死亡。這一過程可被視為細菌藥物抗性中的一個重要課題。
未來的研究方向
科學界正在進一步探索如何優化抗生素，以克服細菌的抵抗力。對DD-轉肽酶的深入研究可能會揭示更多有關細菌抗性機制的信息，幫助研發出更具效力的新型抗生素。然而，這一領域仍有許多未知的挑戰等待著我們去解決。是否能找到新的藥物來克服細菌的抵抗力並提升人類健康呢？
