페니실린 결합 단백질
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| 식별자 | |||||||||
| 상징 | ? | ||||||||
| Pfam | PF00905 | ||||||||
| InterPro | IPR001460 | ||||||||
| OPM superfamily | 195 | ||||||||
| OPM protein | 5hlb | ||||||||
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페니실린 결합 단백질(영어: penicillin binding protein, PBP)은 페니실린에 대한 친화력 및 결합력이 있는 단백질의 그룹이다. 페니실린 결합 단백질은 많은 박테리아의 정상적인 구성 성분이다. 모든 베타-락탐계열 항생제(글루타민 합성 효소를 억제하는 타톡신-β-락탐 제외)는 박테리아 세포벽 합성에 필수적인 PBP에 결합한다. PBP는 트랜스펩티데이스(transpeptidases)라고하는 효소의 하위 그룹에 존재한다.
다양성
[편집]일반적으로 각 유기체에 여러 개의 PBP가 있으며 막 결합 단백질과 세포질 단백질에서 발견된다. Spratt(1977)는 분자량이 40,000에서 91,000까지의 모든 대장균 균주에서 일반적인 6가지 PBP가 검출된다고 보고했으며,[1] 상이한 PBP는 세포 당 다양한 수로 발생하고 페니실린에 대해 다양한 친화도를 갖는다. 일반적으로 PBP는 고분자량(HMW) 및 저분자량(LMW) 범주로 크게 분류된다.[2] PBP로부터 진화 된 단백질은 많은 더 높은 유기체에서 발생하며 포유류에서는 LACTB 단백질을 포함한다.[3]
기능
[편집]PBP는 세균 세포벽의 주요 성분인 펩티도글리칸 합성의 최종 단계에 관여한다. 세균의 세포벽 합성은 세균의 성장, 세포 분열 번식, 세포 구조 유지에 필수적이다.
PBP는 지질 중간체로부터 가교된 펩티도글리칸을 합성하고 펩티도글리칸의 전구체로부터 D-알라닌의 제거를 매개하는 과정에 수반되는 많은 반응을 촉매하는 것으로 나타났다. 정제 된 효소는 D-알라닌 카르복시펩티데이스, 펩티도글리칸트랜스펩티데이스, 펩티도글리칸엔도펩티데이스와 같은 반응을 촉매하는 것으로 나타났다. 연구된 모든 세균에서 효소는 하나 이상의 상기 반응을 촉매하는 것으로 나타났다.[1] 효소는 페니실린 민감성 트랜스글리코실레이스 N 말단 도메인(선형 글리칸 가닥 형성에 관여) 및 페니실린 민감성 트랜스펩티데이스 C 말단 도메인(펩타이드 서브 유닛의 가교에 관여)을 가지며 활성 부위의 세린은 PBP군의 모든 구성원에게 보전된다.[2]
항생제
[편집]PBP는 화학적 구조상 펩티도글리칸을 형성하는 모듈형 조각과 유사하기 때문에 β-락탐계열 항생제에 결합한다.[4] 이들이 페니실린에 결합 할 때, β-락탐 아미드 결합은 파열되어 PBP 활성 부위에서 촉매 세린 잔기와 공유 결합을 형성한다. 이 반응은 돌이킬 수 없으며 효소를 비활성화시킨다.
항생제와 내성에서 PBP의 역할 때문에 많은 연구가 진행되었다. 세균 세포벽 합성 및 합성에서 PBP의 역할은 대사 경로 및 효소가 세균에 한정되어 있기 때문에 선택적 독성 약물에 대해 매우 좋은 표적이 된다.[5] 항생제에 대한 내성은 PBP의 과잉 생산과 페니실린에 대한 친화력이 낮은 PBP의 형성을 통해 생겨났다. 이 실험은 단백질에 다른 아미노산을 추가하여 PBP의 구조를 변경하여 약물이 단백질과 상호 작용하는 방식에 대한 새로운 발견을 허용다. PBP에 대한 연구는 새로운 반합성 β-락탐의 발견으로 이어졌는데, 여기서 원래 페니실린 분자의 곁사슬을 변경하면 페니실린에 대한 PBP의 친화력이 증가하여 내성이 발달하는 세균의 효과가 증가한다.
β-락탐 고리는 모든 β-락탐 항생제에 공통적인 구조이다.
같이 보기
[편집]각주
[편집]- ↑ 가 나 Spratt BG (1977). “Properties of the penicillin-binding proteins of Escherichia coli K12,.”. 《Eur J Biochem》 72 (2): 341–52. doi:10.1111/j.1432-1033.1977.tb11258.x. PMID 319999.
- ↑ 가 나 “Purification and partial characterization of a penicillin-binding protein from Mycobacterium smegmatis.”. 《J Bacteriol》 174 (14): 4829–32. 1992. PMC 206282. PMID 1624470.
- ↑ “Evolution of a family of metazoan active-site-serine enzymes from penicillin-binding proteins: a novel facet of the bacterial legacy”. 《BMC Evolutionary Biology》 8: 16. 2008. doi:10.1186/1471-2148-8-26. PMC 2266909. PMID 18226203.
- ↑ “Isolation of the membrane-bound 26 000-Mr penicillin-binding protein of Streptomyces strain K15 in the form of a penicillin-sensitive D-alanyl-D-alanine-cleaving transpeptidase.”. 《Biochem J》 207 (1): 109–15. 1982. doi:10.1042/bj2070109. PMC 1153830. PMID 7181854.
- ↑ Chambers HF (1999). “Penicillin-binding protein-mediated resistance in pneumococci and staphylococci.”. 《J Infect Dis》. 179 Suppl 2: S353-9. doi:10.1086/513854. PMID 10081507.