アミダーゼ

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酵素学において、アミダーゼはアミドの加水分解を触媒する酵素です：

図1. アミドの加水分解。

したがって、この酵素の二つの基質は単鎖カルボン酸アミドとH2Oであり、その二つの生成物は単鎖カルボン酸塩とNH3です。この酵素は、ペプチド結合以外の炭素-窒素結合に作用する加水分解酵素のファミリーに属し、特に線状アミドにおいて働きます。この酵素クラスの系統名はアシルアミド加水分解酵素です。他に一般的に使用される名前にはアシラーゼ、アシル転移酵素、アミド加水分解酵素、脱アミノ酵素、脂肪酸アシラーゼ、N-アセタミド加水分解酵素が含まれます。この酵素は、尿素回路とアミノ酸代謝、フェニルアラニン代謝、トリプトファン代謝、シアノアミノ酸代謝、ベンゾエート分解、コア結合を介したスチレン分解の6つの代謝経路に関与しています。アミダーゼは、AS配列と呼ばれる約130のアミノ酸からなる保存された配列を含んでいます。これらは非常に一般的で、原核生物と真核生物の両方に見られます。AS酵素はアミド結合（CO-NH2）の加水分解を触媒しますが、このファミリーは基質特異性と機能において大きな違いがあります。しかし、これらの酵素はコアのα/β/α構造を維持しており、N末端とC末端の半分のトポロジーは類似しています。AS酵素は、セリンとグリシン残基が豊富な高度に保存されたC末端領域によって特徴付けられますが、アスパラギン酸とヒスチジン残基は含まれていないため、古典的なセリン加水分解酵素とは異なります。これらの酵素はアミド加水分解のための独自の高度に保存されたセリン-セリン-リジン触媒トライアドを持っていますが、アシル化酵素中間体形成の触媒メカニズムは酵素によって異なる場合があります。

β-ラクタマーゼ

β-ラクタマーゼの生成は、(β-ラクタム)抗菌薬に対する細菌の最も一般的な耐性メカニズムであり、地域獲得感染症や院内感染の多くの重要な病原体に広く関与しています。β-ラクタマーゼの生成は、抗生物質耐性の最も一般的なメカニズムであり、さまざまな耐性メカニズムの80％を占めています。ベータ-ラクタマーゼは、ベータ-ラクタム抗生物質を加水分解できる複数の酵素から構成される酵素のファミリーです。これらの酵素の遺伝子は、細菌の染色体またはプラスミドに存在します。

原理

β-ラクタム抗生物質は、細菌細胞壁におけるペプチドグリカンの形成を阻害する殺菌剤です。ペプチドグリカンは、特にグラム陽性細菌の細胞壁の主要な構造を構成しています。ペプチドグリカン合成の最終段階は、ペニシリン結合タンパク質（PBP）と呼ばれるトランスペプチダーゼ酵素によって形成されます。β-ラクタム抗生物質はD-アラニル-D-アラニンに似ており、その末端アミノ酸は形成中のペプチドグリカンの前駆体NAM-NAGペプチドユニットに吸着します。β-ラクタム抗生物質とD-アラニル-D-アラニンの構造的類似性により、ペニシリン結合タンパク質に結合することができます。β-ラクタムコアはペニシリン結合タンパク質のSer403ユニットに不可逆的に結合します。この不可逆的な結合により、ペニシリン結合タンパク質は形成中のペプチドグリカン層を結合できなくなります。さらに、この結合は細胞壁内の自己分解酵素を活性化する可能性もあります。

図2. β-ラクタムの構造。

薬剤耐性

β-ラクタム抗生物質はすべてβ-ラクタム環を持っています。これらの抗生物質の効果は、ペニシリン結合タンパク質に完全に到達できるかどうか、またペニシリン結合タンパク質に結合できるかどうかに依存します。したがって、細菌はβ-ラクタム抗生物質に対抗するための二つの方法を持っています。耐性の方法は、酵素を使用してβ-ラクタム環を加水分解することです。β-ラクタマーゼなどの酵素を生成することにより、細菌は抗生物質中のβ-ラクタム環を解くことができ、抗生物質を無効にします。これらの酵素の遺伝子は、細菌自身の染色体上に存在する場合もあれば、プラスミド交換を通じて取得される場合もあります。その遺伝子発現は、抗生物質に曝露された後に始まった可能性があります。

参考文献

1. Wei BQ.; et al. A second fatty acid amide hydrolase with variable distribution among placental mammals. J. Biol. Chem. 2006, 281 (48): 36569–78