Mecanismo Catalítico y Evolución de Metalo-b;-Lactamasas:

PABLO E. TOMATIS Y ALEJANDRO J. VILA

Workshop; Argentinian Workshop in Protein Biophysics-chemistry; 2011

El principal mecanismo de resistencia bacteriana a la acción de los antibióticos beta-lactámicos es la producción de beta-lactamasas, enzimas que hidrolizan estos fármacos inactivándolos. En las últimas dos décadas se ha observado una creciente presencia en infecciones hospitalarias de resistencia debida a las llamadas metalo-beta-lactamasas (MBLs), que contienen uno o dos iones Zn(II) en su sitio activo, esenciales para su actividad. Estas enzimas son un problema emergente de resistencia mundial a antibióticos, ya que: (1) son capaces de hidrolizar penicilinas, cefalosporinas y carbapenemes, (2) se encuentran en elementos genéticos móviles, y (3) no se cuenta con inhibidores clínicos para las mismas. Las MBLs se han clasificado en tres subclases, en las cuales el ion Zn(II) presenta distintos ligandos y geometrías de coordinación. Esta diversidad estructural ha dificultado el diseño de inhibidores eficaces. Hemos estudiado las características estructurales de MBLs de las tres subclases con el propósito de encontrar elementos estructurales y mecanísticos en común. A partir de estudios biofísicos, mutacionales y funcionales, hemos postulado un mecanismo de reacción general para todas ellas. Mediante técnicas de cinética rápida y distintas espectroscopías, hemos atrapado y caracterizado un intermediario de reacción. Utilizando la estrategia de evolución dirigida, exploramos el potencial evolutivo de una enzima que no ha alcanzado su eficiencia óptima. La evolución in vitro de la lactamasa de B.cereus resultó en una enzima con un espectro de sustrato expandido, sin que la enzima perdiera sus aptitudes hidrolíticas nativas. El proceso evolutivo tuvo lugar mediante la mutación de ligandos de la segunda esfera de coordinación, que ejercen un control supramolecular de la reactividad. La comparación de estos resultados con la resistencia emergente en medios clínicos revela que la evolución de estas enzimas puede predecirse mediante experimentos in vitro.