Mecanismo catalítico, inhibición y evolución de metalo-β-lactamasas

A. J. VILA; BAHR GUILLERMO; TOMATIS PABLO E.; GONZÁLEZ LISANDRO J; GIANNINI ESTEFANÍA; ROSSI MA. AGUSTINA; PALACIOS ANTONELA R.

Congreso; XX CAFQI; 2017

La resistencia a antibióticos es uno de las causas crecientes de mortalidad y morbilidad en la clínica que está creciendo de manera alarmante. Las enzimas β-lactamasas representan el principal mecanismo de resistencia hacia antibióticos β-lactámicos. En la última década, la diseminación mundial de los genes que codifican para metalo-β-lactamasas (MBLs) está limitando el uso de los antibióticos de última generación. Las MBLs son enzimas dependientes de zinc de amplio espectro, es decir, capaces de hidrolizar todos los antibióticos β-lactámicos. El diseño de inhibidores de estas enzimas se ha visto limitado por la diversidad estructural de las mismas, que poseen sitios activos topológicamente divergentes. En nuestro grupo hemos estudiado los determinantes estructurales de la función de MBLs de distintas bacterias, y hemos dilucidado su mecanismo catalítico y el modo de reconocimiento de sustratos. En particular, hemos atrapado y caracterizado espectroscópicamente un intermediario de reacción que se acumula en la hidrolisis de antibióticos por todas las MBLs, a pesar de diferencias estructurales. En base a estos estudios, hemos diseñado y sintetizado una serie de inhibidores inspirados en la unión de sustratos y la estabilización de este intermediario.También hemos usado la técnica de evolución dirigida in vitro como una herramienta de ingeniería proteica para obtener enzimas de espectro de sustrato expandido. Estos estudios nos permiten anticipar la evolución de las mismas frente a futuros desafíos funcionales en el ambiente clínico. El uso combinado de técnicas espectroscópicas, computacionales,cristalografía, RMN, química medicinal, biología molecular y microbiología representa el único enfoque posible para poder resolver este problema de salud mundial.