DD - ترانسببتيداز

إنزيم DD -Transpeptidase ( EC 3.4.16.4 ، DD- peptidase ، DD -transpeptidase ، DD -carboxypeptidase ، D -alanyl - D - alanine carboxypeptidase ، D -alanyl - D -alanine -cleaving-peptidase ، D -alanine carboxypeptidase ،، و serine-type D -Ala- D -Ala carboxypeptidase . ^{[ 1 ]} ) هو إنزيم بكتيري يحفز نقل جزء R- L -αα- D -alanylمن مانحات الكربونيل R- L -αα- D -alanyl -D -alanine إلى γ-OH الخاص بالسيرين في موقعه النشط، ومن ثم إلى مستقبل نهائي. ^{[ 2 ]} يشارك في عملية التخليق الحيوي لجدار الخلية البكتيرية، وتحديداً في عملية نقل الببتيد التي تربط السلاسل الجانبية للببتيد في خيوط الببتيدوغليكان. ^{[ 3 ]}

يرتبط المضاد الحيوي البنسلين بشكل لا رجعة فيه بإنزيم الترانسبيبتيداز ويُثبّط نشاطه عن طريق تكوين وسيط إنزيمي بنسيلويلي شديد الاستقرار. ^{[ 4 ]} وبسبب التفاعل بين البنسلين والترانسبيبتيداز، يُعرف هذا الإنزيم أيضًا باسم البروتين الرابط للبنسلين (PBP).

إن إنزيم DD- ترانسبيبتيداز يشبه من الناحية الميكانيكية التفاعلات البروتينية لعائلة بروتين التربسين. ^{[ 5 ]}

يُعدّ الربط التساهمي بين أجزاء الببتيديل في سلاسل الغليكان المتجاورة تفاعلاً ثنائي المراحل. تتضمن المرحلة الأولى كسر الرابطة بين D- ألانيل و D- ألانين في طليعة وحدة الببتيد التي تعمل كمانح لمجموعة الكربونيل، وإطلاق D- ألانين الطرفي الكربوكسيلي، وتكوين الإنزيم الأسيل. أما المرحلة الثانية، فتتضمن تحلل الإنزيم الأسيل الوسيط وتكوين رابطة ببتيدية جديدة بين مجموعة الكربونيل في جزء D- ألانيل ومجموعة الأمين في وحدة ببتيدية أخرى. ^{[ 6 ]}

تتمحور معظم المناقشات حول آليات عمل الببتيداز DD حول محفزات نقل البروتون. أثناء تكوين وسيط الإنزيم الأسيل، يجب إزالة بروتون من مجموعة الهيدروكسيل في السيرين بالموقع النشط، وإضافة بروتون آخر إلى مجموعة الأمين المغادرة. ويجب تسهيل حركة بروتون مماثلة في عملية إزالة الأسيل. لم يتم بعد تحديد هوية المحفزات الحمضية والقاعدية العامة المشاركة في عمليات نقل البروتون هذه. ^{[ 7 ]} ومع ذلك، فقد تم اقتراح الثلاثي التحفيزي: التيروسين، والليسين، والسيرين، بالإضافة إلى السيرين، والليسين، والسيرين. ^{[ 7 ]}

تُعدّ الترانسببتيدازات أعضاءً في عائلة الترانسببتيدازات البنسيلويل-سيرين، والتي تتميز بنمط SxxK المحفوظ . ^{[ 8 ]} حيث يرمز "x" إلى حمض أميني متغير ، تُظهر الترانسببتيدازات في هذه العائلة نمطًا ثلاثيًا: SxxK، وSxN (أو ما يُماثله)، وKTG (أو ما يُماثله). تقع هذه الأنماط في مواقع متكافئة، وبمسافات متساوية تقريبًا، على طول سلسلة الببتيد. يُقرّب البروتين المطوي هذه الأنماط من بعضها البعض في المركز التحفيزي بين نطاق ألفا كامل ونطاق ألفا/بيتا . ^{[ 9 ] [ 10 ]}

تمت دراسة بنية إنزيم ترانسببتيداز DD من نوع ستربتوميسيس K15 ، وهي تتكون من سلسلة ببتيدية واحدة مُنظمة في نطاقين. يحتوي أحد النطاقين بشكل أساسي على حلزونات ألفا، بينما يكون النطاق الثاني من نوع ألفا/بيتا. ^{[ 6 ]} يشغل مركز الشق التحفيزي رباعي سيرين 35-ثريونين 36-ثريونين 37-ليسين 38، والذي يتضمن بقايا سيرين 35 المحبة للنواة في الطرف الأميني للحلزون ألفا 2. يُحدد أحد جانبي التجويف بحلقة سيرين 96-جليسين 97-سيستين 98 التي تربط الحلزونين ألفا 4 وألفا 5. يقع ثلاثي ليسين 213-ثريونين 214-جليسين 215 على السلسلة بيتا 3 على الجانب المقابل من التجويف. تشغل مجموعة NH في العمود الفقري لبقايا Ser35 الأساسية ومجموعة NH في Ser216 الواقعة أسفل النمط Lys213-Thr214-Gly215 مواقع متوافقة مع وظيفة ثقب الأوكسي أنيون المطلوبة للتحفيز. ^{[ 6 ]}

يُصنف هذا الإنزيم على أنه ترانسببتيداز DD لأن الرابطة الببتيدية القابلة للتفاعل في مانح الكربونيل تمتد بين ذرتي كربون بتكوين D. ^{[ 6 ]}

تمتلك جميع البكتيريا على الأقل واحداً، وغالباً ما تمتلك عدة أنواع، من الببتيدازات أحادية الوظيفة من نوع سيرين DD . ^{[ 2 ]}

يُعدّ هذا الإنزيم هدفًا دوائيًا ممتازًا لأهميته، وإمكانية الوصول إليه من الفراغ المحيط بالخلية ، وعدم وجود نظير له في خلايا الثدييات. يُعتبر إنزيم DD- ترانسبيبتيداز البروتين المستهدف للمضادات الحيوية من نوع بيتا لاكتام (مثل البنسلين ). ويعود ذلك إلى أن بنية بيتا لاكتام تُشابه إلى حد كبير بقايا D- ألا- D- ألا.

تُمارس مضادات البيتا لاكتام تأثيرها عن طريق تعطيل الموقع التحفيزي لإنزيم ترانسببتيداز السيرين DD تنافسيًا . البنسلين هو نظير حلقي لمجموعات الكربونيل المانحة المنتهية بـ D- ألا- D- ألا، ولذلك، في وجود هذا المضاد الحيوي، يتوقف التفاعل عند مستوى إنزيم البنسيلويل المرتبط برابطة إستر السيرين. ^{[ 11 ]} وبالتالي، تُجبر مضادات البيتا لاكتام هذه الإنزيمات على التصرف كبروتينات رابطة للبنسلين . ^{[ 12 ]}

من الناحية الحركية، فإن التفاعل بين الببتيداز DD والبيتا لاكتامات هو تفاعل من ثلاث خطوات:

${\displaystyle E+I\rightleftharpoons E\cdot I\rightarrow EI*\rightarrow E+P}$^{[ 12 ]}

قد تُشكّل مركبات بيتا لاكتام مُركّبًا إضافيًا EI* عالي الاستقرار مع إنزيم DD- ترانسبيبتيداز . يبلغ عمر النصف لهذا المُركّب الإضافي حوالي ساعات، بينما يبلغ عمر النصف للتفاعل الطبيعي بضعة أجزاء من الألف من الثانية. ^{[ 8 ]}

يؤدي التدخل في العمليات الإنزيمية المسؤولة عن تكوين جدار الخلية إلى تحلل الخلية وموتها نتيجة لتنشيط نظام التحلل الذاتي في البكتيريا. ^{[ 13 ]}

• الفانكومايسين ، وهو مضاد حيوي يرتبط ببقايا D- ألا- D- ألا، مما يثبط الاستطالة عبر جليكوزيل ترانسفيراز

• قاعدة بيانات MEROPS الإلكترونية للببتيدازات ومثبطاتها: S11.001
• EC 3.4.16.4
• Serine-Type+D-Ala-D-Ala+Carboxypeptidase في رؤوس الموضوعات الطبية (MeSH) بالمكتبة الوطنية الأمريكية للطب