Role of zinc content on the catalytic efficiency of B1 metallo β-lactamases

Journal of the American Chemical Society

Volumn 129, Issue 10, 2007, Pages 2808-2816

  Dal Peraro, Matteo ^a   Vila, Alejandro J ^c   Carloni, Paolo ^b   Klein, Michael L ^a  

^a UNIVERSITY OF PENNSYLVANIA   (United States)

^b SISSA   (Italy)

^c UNIVERSIDAD NACIONAL DE ROSARIO   (Argentina)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

BACTERIA; CATALYSIS; ENZYME INHIBITION; HYDROLYSIS; NUCLEOPHILES; REACTION KINETICS; ZINC;

BACTERIAL STRAINS; INFECTION; NUCLEOPHILIC HYDROXIDE;

ENZYME KINETICS;

BETA LACTAM ANTIBIOTIC; HYDROXIDE; METALLO BETA LACTAMASE; ZINC;

ARTICLE; BACILLUS CEREUS; BACTERIAL STRAIN; BACTEROIDES FRAGILIS; DENSITY FUNCTIONAL THEORY; ENZYME BINDING; ENZYME MECHANISM; ENZYME SPECIFICITY; ENZYME SUBSTRATE COMPLEX; HYDROLYSIS; INFECTION RISK; MOLECULAR DYNAMICS; MOLECULAR MECHANICS; NONHUMAN; PROTEIN FAMILY; QUANTUM MECHANICS;

BACTEROIDES FRAGILIS; BETA-LACTAMASES; CATALYSIS; EVOLUTION, MOLECULAR; HYDROLYSIS; MODELS, MOLECULAR; ZINC;

EID: 33947199145     PISSN: 00027863     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/ja0657556     Document Type: Article

References (70)

1. Fisher, J. F.; Meroueh, S. O.; Mobashery, S. Chem. Rev. 2005, 105, 395-424.
2. Wilke, M. S.; Lovering, A. L.; Strynadka, N. C. J. Curr. Opin. Microbiol. 2005, 8, 525-533.
3. Hall, B. G.; Barlow, M. J. Antimicrob. Chemother. 2005, 55, 1050-1051.
4. Galleni, M.; Lamotte-Brasseur, J.; Rossolini, G. M.; Spencer, J.; Dideberg, O.; Frere, J. M. Antimicrob. Agents Chemother. 2001, 45, 660-663.
5. Garau, G.; Di Guilmi, A. M.; Hall, B. G. Antimicrob. Agents Chemother. 2005, 49, 2778-2784.
6. Walsh, T. R.; Toleman, M. A.; Poirel, L.; Nordmann, P. Clin. Microbiol. Rev. 2005, 18, 306-325.
7. Crowder, M. W.; Spencer, J.; Vila, A. J. Acc. Chem. Res. 2006, 39, 721-728.
8. Hall, B. G.; Barlow, M. J. Mol. Evol. 2003, 57, 255-260.
9. Orellano, E. G.; Girardini, J. E.; Cricco, J. A.; Ceccarelli, E. A.; Vila, A. J. Biochemistry 1998, 37, 10173-10180.
10. Prosperi-Meys, C.; Wouters, J.; Galleni, M.; Lamotte-Brasseur, J. Cell. Mol. Life Sci. 2001, 58, 2136-2143.
11. Bounaga, S.; Laws, A. P.; Galleni, M.; Page, M. I. Biochem. J. 1998, 331, 703-711.
12. Rasia, R. M.; Ceolin, M.; Vila, A. J. Protein Sci. 2003, 12, 1538-1546.
13. Rasia, R. M.; Vila, A. J. J. Biol. Chem. 2004, 279, 26046-26051.
14. Rasia, R. M.; Vila, A. J. Biochemistry 2002, 41, 1853-1860.
15. Yanchak, M. P.; Taylor, R. A.; Crowder, M. W. Biochemistry 2000, 39, 11330-11339.
16. Wang, Z. G.; Fast, W.; Benkovic, S. J. Biochemistry 1999, 38, 10013-10023.
17. Wang, Z. G.; Fast, W.; Benkovic, S. J. J. Am. Chem. Soc. 1998, 120, 10788-10789.
18. Garcia-Saez, I.; Hopkins, J.; Papamicael, C.; Franceschini, N.; Amicosante, G.; Rossolini, G. M.; Galleni, M.; Frere, J. M.; Dideberg, O. J. Biol. Chem. 2003, 278, 23868-23873.
19. Rossolini, G. M.; Franceschini, N.; Riccio, M. L.; Mercuri, P. S.; Perilli, M.; Galleni, M.; Frere, J. M.; Amicosante, G. Biochem. J. 1998, 332, 145-152.
20. Docquier, J. D.; Lamotte-Brasseur, J.; Galleni, M.; Amicosante, G.; Frere, J. M.; Rossolini, G. M. J. Antimicrob. Chemother. 2003, 51, 257-266.
21. Oelschlaeger, P.; Mayo, S. L.; Pleiss, J. Protein Sci. 2005, 14, 765-774.
22. Yamaguchi, Y.; Kuroki, T.; Yasuzawa, H.; Higashi, T.; Jin, W. C.; Kawanami, A.; Yamagata, Y.; Arakawa, Y.; Goto, M.; Kurosaki, H. J. Biol. Chem. 2005, 280, 20824-20832.
23. Materon, I. C.; Beharry, Z.; Huang, W. Z.; Perez, C.; Palzkill, T. J. Mol. Biol. 2004, 344, 653-663.
24. Oelschlaeger, P.; Schmid, R. D.; Pleiss, J. Protein Eng. 2003, 16, 341-350.
25. Moali, C.; Anne, C.; Lamotte-Brasseur, J.; Groslambert, S.; Devreese, B.; Van Beeumen, J.; Galleni, M.; Frere, J. M. Chem. Biol. 2003, 10, 319-329.
26. Toleman, M. A.; Simm, A. M.; Murphy, T. A.; Gales, A. C.; Biedenbach, D. J.; Jones, R. N.; Walsh, T. R. J. Antimicrob. Chemother. 2002, 50, 673-679.
27. Garau, G.; Bebrone, C.; Anne, C.; Galleni, M.; Frere, J. M.; Dideberg, O. J. Mol. Biol. 2005, 345, 785-795.
28. Valladares, M. H.; Felici, A.; Weber, G.; Adolph, H. W.; Zeppezauer, M.; Rossolini, G. M.; Amicosante, G.; Frere, J. M.; Galleni, M. Biochemistry 1997, 36, 11534-11541.
29. Crawford, P. A.; Yang, K. W.; Sharma, N.; Bennett, B.; Crowder, M. W. Biochemistry 2005, 44, 5168-5176.
30. Walsh, T. R.; Hall, L.; Assinder, S. J.; Nichols, W. W.; Cartwright, S. J.; Macgowan, A. P.; Bennett, P. M. Biochim. Biophys. Acta 1994, 1218, 199-201.
31. Ullah, J. H.; Walsh, T. R.; Taylor, I. A.; Emery, D. C.; Verma, C. S.; Gamblin, S. J.; Spencer, J. J. Mol. Biol. 1998, 284, 125-136.
32. Spencer, J.; Clarke, A. R.; Walsh, T. R. J. Biol. Chem. 2001, 276, 33638-33644.
33. Garrity, J. D.; Carenbauer, A. L.; Herron, L. R.; Crowder, M. W. J. Biol. Chem. 2004, 279, 920-927.
34. Docquier, J. D.; Pantanella, F.; Giuliani, F.; Thaller, M. C.; Amicosante, G.; Galleni, M.; Frere, J. M.; Bush, K.; Rossolini, G. M. Antimicrob. Agents Chemother. 2002, 46, 1823-1830.
35. Docquier, J. D.; Lopizzo, T.; Liberatori, S.; Prenna, M.; Thaller, M. C.; Frere, J. M.; Rossolini, G. M. Antimicrob. Agents Chemother. 2004, 48, 4778-4783.
36. Mercuri, P. S.; Bouillenne, F.; Boschi, L.; Lamotte-Brasseur, J.; Amicosante, G.; Devreese, B.; van Beeumen, J.; Frere, J. M.; Rossolini, G. M.; Galleni, M. Antimicrob. Agents Chemother. 2001, 45, 1254-1262.
37. Garcia-Saez, I.; Mercuri, P. S.; Papamicael, C.; Kahn, R.; Frere, J. M.; Galleni, M.; Rossolini, G. M.; Dideberg, O. J. Mol. Biol. 2003, 325, 651-660.
38. Mercuri, P. S.; Garcia-Saez, I.; De Vriendt, K.; Thamm, I.; Devreese, B.; van Beeumen, J.; Dideberg, O.; Rossolini, G. M.; Frere, J. M.; Galleni, M. J. Biol. Chem. 2004, 279, 33630-33638.
39. Bellais, S.; Aubert, D.; Naas, T.; Nordmann, P. Antimicrob. Agents Chemother. 2000, 44, 1878-1886.
40. Davies, A. M.; Rasia, R. M.; Vila, A. J.; Sutton, B. J.; Fabiane, S. M. Biochemistry 2005, 44, 4841-4849.
41. Fabiane, S. M.; Sohi, M. K.; Wan, T.; Payne, D. J.; Bateson, J. H.; Mitchell, T.; Sutton, B. J. Biochemistry 1998, 37, 12404-12411.
42. Concha, N. O.; Rasmussen, B. A.; Bush, K.; Herzberg, O. Structure 1996, 4, 823-836.
43. Concha, N. O.; Janson, C. A.; Rowling, P.; Pearson, S.; Cheever, C. A.; Clarke, B. P.; Lewis, C.; Galleni, M.; Frere, J. M.; Payne, D. J.; Bateson, J. H.; Abdel-Meguid, S. S. Biochemists 2000, 39, 4288-4298.
44. Murphy, T. A.; Catto, L. E.; Halford, S. E.; Hadfield, A. T.; Minor, W.; Walsh, T. R.; Spencer, J. J. Mol. Biol. 2006, 357, 890-903.
45. Dal Peraro, M.; Vila, A. J.; Carloni, P. J. Biol. Chem. Chem. 2002, 7, 704-712.
46. Dal Peraro, M.; Vila, A. J.; Carloni, P. Inorg. Chem. 2003, 42, 4245-4247.
47. Dal Peraro, M.; Vila, A. J.; Carloni, P. Proteins: Struct., Funct., Genet. 2004, 54, 412-423.
48. Dal Peraro, M.; Llarrull, L. I.; Rothlisberger, U.; Vila, A. J.; Carloni, P. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 12661-12668.
49. Diaz, N.; Suarez, D.; Merz, K. M. J. Am. Chem. Soc. 2001, 123, 9867-9879.
50. Diaz, N.; Suarez, D.; Merz, K. M., Jr. J. Am. Chem. Soc. 2000, 122, 4197-4208.
51. Estiu, G.; Suarez, D.; Merz, K. M. J. Comput. Chem. 2006, 27, 1240-1262.
52. Cornell, W.; Cieplak, P.; Bayly, C.; Gould, I.; Merz, K.; Ferguson, D.; Spellmeyer, D.; Fox, T.; Caldwell, J.; Kollman, P. A. J. Am. Chem. Soc. 1995, 117, 5179-5197.
53. Joergensen, W.; Chandrasekhar, J.; Madura, J.; Impey, R.; Klein, M. J. Chem. Phys. 1983, 79, 926-935.
54. Suarez, D.; Diaz, N.; Merz, K. M. J. Comput. Chem. 2002, 23, 1587-1600.
55. Sprik, M.; Ciccotti, G. J. Chem. Phys. 1998, 109, 7737-7744.
56. Iannuzzi, M.; Laio, A.; Parrinello, M. Phys. Rev. Lett. 2003, 90, 238302.
57. Becke, A. D. Phys. Rev. A 1998, 38, 3098-3100.
58. Lee, C.; Yang, W.; Parr, R. G. Phys. Rev. B 1988, 37, 785-789.
59. Car, R.; Parrinello, M. Phys. Rev. Lett. 1985, 55, 2471-2474.
60. Laio, A.; VandeVondele, J.; Rothlisberger, U. J. Chem. Phys. 2002, 116, 6941-6947.
61. Lindahl, E.; Hess, B.; van der Spoel, D. J. Mol. Model. 2001, 7, 306-317.
62. Hutter, J.; Alavi, A.; Deutsch, T.; Ballone, P.; Bernasconi, M.; Focher, P.; Goedecker, S. CPMD, version 3.7; Max Planck Institut fuer Festkoerperforschung, IBM Research: Stuttgart, 1995-1999.
63. Humphrey, W.; Dalke, A.; Schulten, K. J. Mol. Graphics 1996, 14, 33-38.
64. Haruta, S.; Yamamoto, E. T.; Eriguchi, Y.; Sawai, T. FEMS Microbiol. Lett. 2001, 197, 85-89.
65. Cameron, A. D.; Ridderstrom, M.; Olin, B.; Mannervik, B. Structure 1999, 7, 1067-1078.
66. Spencer, J.; Read, J.; Sessions, R. B.; Howell, S.; Blackburn, G. M.; Gamblin, S. J. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 14439-14444.
67. Park, H.; Brothers, E. N.; Merz, K. M., Jr. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 4232-4241.
68. Felici, A.; Amicosante, G.; Oratore, A.; Strom, R.; Ledent, P.; Joris, B.; Fanuel, L.; Frere, J. M. Biochem. J. 1993, 291, 151-155.
69. Suarez, D.; Brothers, E. N.; Merz, K. M., Jr. Biochemistry 2002, 41, 6615-6630.
70. Morán Barrio, J.; González, J. M.; Lisa, M. N.; Costello, A. L.; Dal Peraro, M.; Carloni, P.; Bennett, B.; Tierney, D. L.; Limansky, A. S.; Viale, A. M.; Vila, A. J. Submitted for publication, 2007.