Investigation of pertide inhibitor binding to ß-Lactamamase

Abstract

-LAKTAMAZA PEPTİT İNHİBİTÖRLERİN BAĞLANMASININ İNCELENMESİ β-laktamazın neden olduğu antibiyotik direnci önemli bir sağlık sorunudur. Bu sorun ile mücadelede β-laktamaz enzimi önemli bir hedef haline gelmiştir. -Laktamaz inhibitör proteini (BLIP), TEM-1 ve SHV-1 gibi A sınıfı -laktamazları yüksek ilgiyle inhibe eder. Bu çalışmanın ilk bölümünde, -laktamaz inhibitör proteininin yapısı temel alınarak oluşturulan peptit inhibitörlerinin (BLIP’in 45-52 kalıntıları) inhibisyon etkisi hesapsal yöntemlerle araştırılmıştır. Moleküler Dinamik Simülasyonları ile -Laktamaz inhibitör proteini ve seçilen peptid üzerinde çeşitli kalıntılar alanine dönüştürülerek bu kalıntıların SHV-1 β-laktamaza bağlanması değerlendirilmiştir. Peptidin üzerindeki D49A ve Y50A mutasyonları SHV-1 β-laktamazın yapı ve dinamiğini BLIP’ten farklı şekilde etkilerken Y51A mutasyonu SHV-1 β-laktamazın yapı ve dinamiğini BLIP’e benzer şekilde etki etmiştir. Çalışmanın ikinci kısmında ise in-vitro ve in-vivo β-laktamaz inhibisyonu, farklı uzunluktaki iki peptit (-laktamaz inhibitör Proteinin A46-Y51 ve C30-D49 kalıntıları) ile incelenmiştir. In-vitro ortamda 400 μM konsantrasyonda her iki peptidin de β-laktamazı inhibe ettiği görülmüştür. In-vivo ortamda ise, aynı peptitler 28 μM konsantrasyonda yeteri kadar inhibisyon etkisi gösterememiştir.

INVESTIGATION OF PEPTIDE INHIBITOR BINDING TO - LACTAMASE β-Lactamase is an important drug target in combating the increasing problem of β-lactamase antibiotic resistance. β-Lactamase inhibitor protein is an effective inhibitor of class A β-lactamases such as TEM-1 and SHV-1. In the current research, β-Lactamase inhibitor protein structure was used as the starting point to develop new β-lactamase inhibitors. In the first part of this study, the inhibition effect β-lactamase inhibitor protein based peptides (residues 45-52), was investigated by computational methods. Molecular dynamics simulations were performed on various alanine mutants of the β-lactamase inhibitor protein and the peptides to investigate the contribution of these residues to SHV-1 β-lactamase structure and dynamics. Y51A mutation on the peptide affected SHV-1 structure and dynamics similar to BLIP while D49A and Y50A mutations altered the SHV-1 structure and dynamics differently from BLIP. In the second part of the study, β-Lactamase inhibitor protein based peptides of different lengths (A46-Y51 and C30-D49) were used to investigate in-vitro and in-vivo β-lactamase inhibition. In-vitro β-lactamase inhibition was observed by both peptides at a concentration of 400 μM. Under in-vivo conditions, inhibition effect of the same peptides at a concentration of 28 μM was not sufficiently high.