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金属β-内酰胺酶(MBLs,Metallo β-lactamases),属于Amblerβ-内酰胺酶分类方法的B类,Bush分类法的第3组。近些年来,有大量的MBLs在世界各地被鉴定出来。因为MBLs可广泛地水解各类β-内酰胺类抗生素,甚至是目前抗菌谱最广的碳青霉烯类,对常用β-内酰胺酶抑制剂也不敏感,所以MBLs的耐药作用成为目前临床治疗的一个重大难题,因此对MBLs蛋白质结构以及氨基酸残基突变的研究显得尤为重要。本论文利用生物信息学(Bioinformatics)方法,对大量的MBLs序列进行序列比对、同源性分析,构建了系统进化树。对已知的MBLs蛋白质晶体结构进行分析,对未知结构的MBLs进行同源建模。基于序列比对和蛋白质结构超级比对的结果,结合酶动力学参数对蛋白质结构及氨基酸残基的突变进行分析,找出蛋白质序列、结构与功能的关系。MBLs的类型繁多,我们选取了比较典型的B1类MBLs VIM型、IMP型和IND型的氨基酸序列分别进行了序列比对和同源性分析,构建了系统进化树,根据进化树对各类型进行了分组。在序列比对结果中发现绝大部分MBLs都具有一个普遍保守的HFHDD模体,而在最新发现的MBLs NDM-1中却具有一个很独特的HAHQD模体,并且NDM-1表现出与VIM型和IMP型对β-内酰胺类抗生素不同的亲和性。在对蛋白质晶体结构分析的结果中显示:第一,各类型B1类MBLs蛋白质结构是绝对相似的,均为αββα折叠结构,活性中心存在双锌离子。Zn1螯合残基为:His116、His118、His196;Zn2 螯合残基为:Asp120、Cys221、His263;Asn233 也是活性中心保守残基,它稳定了酶催化水解反应的反应中间体;第二,由于L1环区起到与底物连接的作用,所以L1环区的改变可能会影响蛋白质与底物的相互作用;第三,L3环区氨基酸残基发生的替换引起了 MBLs对β-内酰胺类抗生素水解水平的变化,例如VIM-2序列中发生的L3环区His224Tyr、Ser228Arg两处替换,表现出对碳青霉烯类水解效率的提高;第四,邻近活性中心的氨基酸残基发生替换(如IMP型Ser262Gly,IND型Glu265Asp)影响酶催化水解底物的特异性。经过以上的分析工作,最终得出了一系列的催化关键残基,为耐药菌的检测及对酶抑制剂的研究开发提供依据,为将来细菌感染的预防和治疗提供帮助。