Hydrolysis of clavulanate by Mycobacterium tuberculosis β-lactamase BlaC harboring a canonical SDN motif
In: Antimicrobial Agents and Chemotherapy Antimicrobial Agents and Chemotherapy, American Society for Microbiology, 2015, 59 (9), pp.5714-20. ⟨10.1128/AAC.00598-15⟩ Antimicrobial Agents and Chemotherapy, 2015, 59 (9), pp.5714-20. ⟨10.1128/AAC.00598-15⟩ Antimicrobial Agents and Chemotherapy, American Society for Microbiology, 2015, 59 (9), pp.5714-20. 〈10.1128/AAC.00598-15〉; (2015-09-01)
Online
unknown
Zugriff:
Combinations of β-lactams with clavulanate are currently being investigated for tuberculosis treatment. Since Mycobacterium tuberculosis produces a broad spectrum β-lactamase, BlaC, the success of this approach could be compromised by the emergence of clavulanate-resistant variants, as observed for inhibitor-resistant TEM variants in enterobacteria. Previous analyses based on site-directed mutagenesis of BlaC have led to the conclusion that this risk was limited. Here, we used a different approach based on determination of the crystal structure of β-lactamase Bla MAb of Mycobacterium abscessus , which efficiently hydrolyzes clavulanate. Comparison of Bla MAb and BlaC allowed for structure-assisted site-directed mutagenesis of BlaC and identification of the G 132 N substitution that was sufficient to switch the interaction of BlaC with clavulanate from irreversible inactivation to efficient hydrolysis. The substitution, which restored the canonical SDN motif (SDG→SDN), allowed for efficient hydrolysis of clavulanate, with a more than 10 4 -fold increase in k cat (0.41 s −1 ), without affecting the hydrolysis of other β-lactams. Mass spectrometry revealed that acylation of BlaC and of its G 132 N variant by clavulanate follows similar paths, involving sequential formation of two acylenzymes. Decarboxylation of the first acylenzyme results in a stable secondary acylenzyme in BlaC, whereas hydrolysis occurs in the G 132 N variant. The SDN/SDG polymorphism defines two mycobacterial lineages comprising rapidly and slowly growing species, respectively. Together, these results suggest that the efficacy of β-lactam–clavulanate combinations may be limited by the emergence of resistance. β-Lactams active without clavulanate, such as faropenem, should be prioritized for the development of new therapies.
Titel: |
Hydrolysis of clavulanate by Mycobacterium tuberculosis β-lactamase BlaC harboring a canonical SDN motif
|
---|---|
Autor/in / Beteiligte Person: | Barros, David ; Soroka, Daria ; Triboulet, Sébastien ; Arthur, Michel ; Ballell, Lluis ; Hugonnet, Jean-Emmanuel ; Mainardi, Jean-Luc ; Herman van Tilbeurgh ; Compain, Fabrice ; Dubée, Vincent ; Inès Li de la Sierra-Gallay ; Centre de Recherche des Cordeliers (CRC) ; Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-École pratique des hautes études (EPHE) ; Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Université Paris Descartes - Paris 5 (UPD5)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM) ; Institut de Biologie Intégrative de la Cellule (I2BC) ; Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS) ; Fonction et Architecture des Assemblages Macromoléculaires (FAAM) ; Département Biochimie, Biophysique et Biologie Structurale (B3S) ; Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Biologie Intégrative de la Cellule (I2BC) ; Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS) ; Institut de biochimie et biophysique moléculaire et cellulaire (IBBMC) ; Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS) ; Diseases of the Developing World [Tres Cantos, Madrid] (DDW) ; Tres Cantos Open Lab Foundation [London, UK] (TCOLF)-GlaxoSmithKline [Headquarters, London, UK] (GSK) ; ANR-10-INBS-0005,FRISBI,Infrastructure Française pour la Biologie Structurale Intégrée(2010) ; Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-École pratique des hautes études (EPHE)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Université Paris Descartes - Paris 5 (UPD5)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM) ; Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS) ; Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Biologie Intégrative de la Cellule (I2BC) ; Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS) ; Diseases of the Developing World ; GlaxoSmithKline, Madrid ; ANR-10-INBS-05-01/10-INBS-0005,FRISBI,Infrastructure Française pour la Biologie Structurale Intégrée(2010) ; Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-École Pratique des Hautes Études (EPHE) ; Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Université Paris Descartes - Paris 5 (UPD5)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM) ; Centre de Recherche des Cordeliers ( CRC ) ; Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale ( INSERM ) -Université Paris Descartes - Paris 5 ( UPD5 ) -Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 ( UPMC ) -École pratique des hautes études ( EPHE ) -Université Paris Diderot - Paris 7 ( UPD7 ) ; Institut de Biologie Intégrative de la Cellule ( I2BC ) ; Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Université Paris-Sud - Paris 11 ( UP11 ) ; Fonction et Architecture des Assemblages Macromoléculaires ( FAAM ) ; Département Biochimie, Biophysique et Biologie Structurale ( B3S ) ; Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Université Paris-Sud - Paris 11 ( UP11 ) -Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Université Paris-Sud - Paris 11 ( UP11 ) -Institut de Biologie Intégrative de la Cellule ( I2BC ) ; Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Université Paris-Sud - Paris 11 ( UP11 ) -Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Université Paris-Sud - Paris 11 ( UP11 ) ; Institut de biochimie et biophysique moléculaire et cellulaire ( IBBMC ) ; Université Paris-Sud - Paris 11 ( UP11 ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) ; ANR-10-INSB-05-01,FRISBI,French Infrastructure for Integrated Structural Biology ; Université Paris Diderot - Paris 7 ( UPD7 ) -École pratique des hautes études ( EPHE ) -Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 ( UPMC ) -Université Paris Descartes - Paris 5 ( UPD5 ) -Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale ( INSERM ) ; Université Paris-Sud - Paris 11 ( UP11 ) -Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) ; Université Paris-Sud - Paris 11 ( UP11 ) -Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Université Paris-Sud - Paris 11 ( UP11 ) -Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Institut de Biologie Intégrative de la Cellule ( I2BC ) ; Université Paris-Sud - Paris 11 ( UP11 ) -Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Université Paris-Sud - Paris 11 ( UP11 ) -Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) |
Link: | |
Quelle: | Antimicrobial Agents and Chemotherapy Antimicrobial Agents and Chemotherapy, American Society for Microbiology, 2015, 59 (9), pp.5714-20. ⟨10.1128/AAC.00598-15⟩ Antimicrobial Agents and Chemotherapy, 2015, 59 (9), pp.5714-20. ⟨10.1128/AAC.00598-15⟩ Antimicrobial Agents and Chemotherapy, American Society for Microbiology, 2015, 59 (9), pp.5714-20. 〈10.1128/AAC.00598-15〉; (2015-09-01) |
Veröffentlichung: | HAL CCSD, 2015 |
Medientyp: | unknown |
ISSN: | 0066-4804 (print) ; 1098-6596 (print) |
Schlagwort: |
|
Sonstiges: |
|