ИСТИНА

Один из механизмов резистентности бактерий - гидролиз β-лактамных антибиотиков металло-β-лактамазой. В литературе известны данные по молекулярному моделированию механизма реакции гидролиза окрашенного субстрата цефалоспоринового ряда нитроцефина [1]. Опираясь на характеристики электронной плотности, мы детально изучили лимитирующую стадию реакции в стационарных точках поверхности потенциальной энергии для десяти антибиотиков цефалоспоринового ряда с константами скоростей реакции гидролиза kcat, различающимися в пределах 1-80 с-1 [2]. Структурная модель для изучения механизма реакции построена на основе кристаллической структуры PDB ID: 2AIO L1 металло-β-лактамазы из Stenotrophomonas maltophilia. Равновесные геометрические конфигурации переходного состояния найдены комбинированным методом квантовой механики/молекулярной механики (КМ/ММ) в приближении DFT(PBE0-D3/6-31G**)/AMBER. Для анализа атомных взаимодействий в активном центре фермента применена квантово-топологическая теория атомов в молекулах [3]. В реакционно-активной области структур проанализированы параметры критических точек связей (КТС) в электронной плотности. В качестве дескрипторов выбраны следующие: электронная плотность, лапласиан электронной плотности, плотность электронной энергии в КТС, а также энергия и порядок связи. Построены зависимости значений этих дескрипторов от макроскопического (экспериментального) параметра стационарной кинетики Михаэлиса-Ментен реакции, которые показали монотонную зависимость только для КТС, лежащей на линии водородной связи N…H. Таким образом, можно считать взаимодействие N…H в реакционном центре фермента ключевым для исследуемой реакции. Полученные результаты можно использовать для предсказания значений константы скорости kcat реакции гидролиза соединений цефалоспоринового ряда металло-β-лактамазой из Stenotrophomonas maltophilia.