Influence de la structure 3D du site catalytique de la protéine PBP5 d’Enterococcus faecium sur son affinité vis-à-vis des β-lactamines

Summary :Enterococcus faecium possesses a low affinity PBP5 that, like in other enterococci, is an important factor contributing to the intrinsic resistance to penicillin. The structure of PBP5 soluble form in complex with benzylpenicillin has been solved at 2.1 Å resolution. On the basis of this 3D structure, it was proposed that the I623KEKQDEKG631 turn connecting beta;3 and beta;4 strands and constituting one wall of the active site, as well as, R464 involved in a salin-bridge near the active site could be responsible for the low beta;-lactam affinity of PBP5fm The k2/K of sPBP5fm acylation by various b-lactams have been determined and, as expected for a low affinity PBP, they are very low. Mutants were constructed to determinate the role of the residues pointed in the 3D structure as related to the observed low affinity. For the sPBP5fm∆I7G mutant, the acylation rate constants are similar to those measured for sPBP5fm. However, when compared to the wild type, the mutants without salin-bridge show a higher affinity that could be explained as the consequence of an easier accessibility to the active site for the inactivator. This study allows mapping active site cavity and determines the importance of structural elements to understand the low affinity of PBP5. Furthermore, three news beta;-lactams (ceftaroline, ceftobiprole and ME1036) were tested against PBP5fm and they all exhibit inhibitory activity against the protein. Ceftaroline appears as the best inhibitor of sPBP5fm as well as the best inhibitor while tested on Enterococcus faecium cultures. Résumé :Enterococcus faecium possède une protéine PBP5 de faible affinité, qui est un facteur important de la résistance intrinsèque à la pénicilline. La structure de la forme soluble dans PBP5 complexés avec la benzylpénicilline a été résolue à 2,1 Å. Sur la base de cette structure 3D, il a été proposé que la boucle I623KEKQDEKG631 reliant brins beta;3 et beta;4 et pouvant constituer une barrière pour atteindre le site actif, ainsi que, R464 impliqué dans un pont-salin près du site actif qui pourrait être responsable de la faible affinité beta;-lactamines de PBP5fm. Dans un 1er temps, les k2/K de sPBP5fm sauvage par diverses beta;-lactamines ont été déterminées, et comme prévu, elles sont très faibles. Dans un 2nd temps, les mutants ont été produits, purifiés et caractérisés de manière à déterminer le rôle des résidus choisis dans la faible affinité. Pour le mutant sPBP5fmΔI7G, les constantes de vitesse acylation sont similaires à ceux mesurée pour sPBP5fm sauvage. Tandis que les mutants sans le pont salin R464-D481 montrent une relative plus grande affinité par rapport au type sauvage, qui pourrait être expliqué par un accès plus facile de l’inhibiteur au site actif. Cette étude permet une première cartographie de la cavité du site actif de PBP5fm et qui détermine l’importance ou non d’éléments de structure pour comprendre la faible affinité. Trois nouvelles beta;-lactamines (ceftaroline, ceftobiprole et ME1036) ont été testés contre PBP5fm et elles présentent une activité inhibitrice de PBP5fm. La ceftaroline apparaît comme le meilleur inhibiteur de PBP5fm ainsi que le meilleur inhibiteur lors des essais sur les cultures Enterococcus faecium.