Хлорамфеникол-ацетилтрансфераза: структура, механизм и применение.
Chloramphenicol acetyltransferase
Хлорамфениколацетилтрансфераза (CAT): фермент бактерий, обеспечивающий устойчивость к антибиотику хлорамфениколу. Структура, механизм действия и роль в резистентности.
Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Введение
Класс ферментов
Class of enzymes
Хлорамфениколовая ацетилтрансфераза (или КАТ) — бактериальный фермент, который детоксифицирует антибиотик хлорамфеникол и обуславливает устойчивость бактерий к хлорамфениколу. Этот фермент ковалентно присоединяет ацетильную группу от ацетил-КоА к хлорамфениколу, что предотвращает связывание хлорамфеникола с рибосомами. Гистидиновый остаток, расположенный в C-концевом участке фермента, играет центральную роль в его каталитическом механизме. Кристаллическая структура фермента типа III из Escherichia coli с присоединенным хлорамфениколом была определена. КАТ представляет собой тример, состоящий из идентичных субъединиц (мономер Mr 25 000), а тримерная структура стабилизируется рядом водородных связей, некоторые из которых приводят к расширению бета-листа на границе между субъединицами. Хлорамфеникол связывается в глубоком кармане, расположенном на границе между соседними субъединицами тримера, таким образом, что большинство аминокислотных остатков, формирующих связывающий карман, принадлежат одной субъединице, в то время как каталитически важный гистидин принадлежит соседней субъединице. His195 занимает подходящее положение для действия в качестве общего основного катализатора в реакции, а необходимая таутомерная стабилизация обеспечивается необычным взаимодействием с карбонильным кислородом основной цепи.
Chloramphenicol acetyltransferase (or CAT) is a bacterial enzyme that detoxifies the antibiotic chloramphenicol and is responsible for chloramphenicol resistance in bacteria. This enzyme covalently attaches an acetyl group from acetyl CoA to chloramphenicol, which prevents chloramphenicol from binding to ribosomes. A histidine residue, located in the C terminal section of the enzyme, plays a central role in its catalytic mechanism. The crystal structure of the type III enzyme from Escherichia coli with chloramphenicol bound has been determined. CAT is a trimer of identical subunits (monomer Mr 25,000) and the trimeric structure is stabilised by a number of hydrogen bonds, some of which result in the extension of a beta sheet across the subunit interface. Chloramphenicol binds in a deep pocket located at the boundary between adjacent subunits of the trimer, such that the majority of residues forming the binding pocket belong to one subunit while the catalytically essential histidine belongs to the adjacent subunit. His195 is appropriately positioned to act as a general base catalyst in the reaction, and the required tautomeric stabilisation is provided by an unusual interaction with a main chain carbonyl oxygen.
Применение
CAT используется в качестве репортерной системы для измерения уровня активности промотора или его тканеспецифической экспрессии. CAT-анализ включает в себя мониторинг ацетилирования радиоактивно меченого хлорамфеникола на ТСХ-пластинке; активность CAT определяется по наличию ацетилированных форм хлорамфеникола, которые демонстрируют значительно более высокую скорость миграции по сравнению с неацетилированной формой.
CAT is used as a reporter system to measure the level of a promoter or its tissue specific expression. The CAT assay involves monitoring acetylation of radioactively labeled chloramphenicol on a TLC plate; CAT activity is determined by looking for the acetylated forms of chloramphenicol, which have a significantly increased migration rate as compared to the unacetylated form.