Estudios bioorgánicos para la identificación de determinantes estructurales de la unión del sustrato en Metalo–β–Lactamasas de subclase B1

POEYLAUT–PALENA, A.A.; TOMATIS, P.E.; MATA, E.G.; VILA, A.J.

Mar del Plata - Argentina

Simposio; XVI Simposio Nacional de Química Orgánica; 2007

Sociedad Argentina de Investigaciones en Química Orgánica

Las Metalo–β–Lactamasas (MβLs) son responsables de una de las formas más modernas de resistencia bacteriana a los antibióticos β–lactámicos. Son enzimas dependientes de zinc capaces de hidrolizar una amplia gama de sustratos tales como penicilinas (1), cefalosporinas (2) y carbapenemes (3). La variación estructural entre las MβLs y su promiscuidad en el reconocimiento de los sustratos dificulta la identificación de los determinantes estructurales de unión comunes; tanto en la enzima como en los sustratos. Esta es una de las principales causas de la ausencia de inhibidores de amplia gama contra estas enzimas. Estructuralmente, los sustratos que son hidrolizados eficientemente por las MβLs sólo tienen en común el anillo β–lactámico y el carboxilato en posición α respecto al nitrógeno β–lactámico. Esta estructura podría ser asignada tentativamente como la mínima expresión de un sustrato de MβL. A pesar de su amplio espectro, las MβLs son renuentes a hidrolizar monobactamas (4), tales como aztreonam. Dado que aztreonam posee una susceptibilidad a la hidrólisis alcalina similar a los sustratos de MβLs, probablemente una de las causas de la ausencia de hidrólisis enzimática sea la falta de unión o una unión improductiva a la enzima. Esto puede deberse a la carencia del carboxilato en posición α respecto al nitrógeno presente en los sustratos de MβLs. Con la intención de identificar: (i) los elementos mínimos necesarios para la unión de sustrato a la enzima y (ii) los elementos que hacen a aztreonam un mal sustrato, en este trabajo nos propusimos sintetizar compuestos con estructura similar a la mínima expresión de sustrato de MβL (5). De esta manera fue posible analizar las propiedades de unión e hidrólisis de estos compuestos en comparación con aztreonam. La hidrólisis se examinó a través de espectroscopia UV–vis y experimentos de 1H RMN. Por otra parte, la unión al sitio activo fue monitoreada por distintas técnicas espectroscópicas tales como extinción de la fluorescencia en experimentos de flujo detenido, espectroscopia UV–vis de la enzima sustituida con Co(II), y experimentos de RMN de proteínas tales como 15N,1H HSQC.