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金属酶化学 课 程 论 文 专业： 姓名： 学号： 金属β-内酰胺酶研究进展 摘要 抗生素在临床、农业和畜牧业方面的过度使用，迅速导致了大量耐药细菌的产生。最近，在印度、巴基斯坦等亚洲国家和美国、英国等欧美国家陆续出现携带有新德里金属β-内酰胺酶( New Delhi metallo-β-lactamase，NDM-1β-内酰胺酶的来源、分类以及研究进展做一简单综述。 关键词 抗生素 细菌耐药 金属酶 1引言 1980年Ambler分类法根据分子结构和氨基酸序列的差异，将β-内酰胺酶分为A、B、C、D四类 [2]。 A类酶为丝氨酸蛋白酶，其水解底物广泛，除碳青霉烯类外，还能水解青霉素及头孢菌素，且水解青霉素类抗生素的能力与水解碳青霉烯类的能力相当或者更强，但水解头孢类抗生素的能力相对较弱。所有A类酶在Zn2+存在下可达到最大的水解活性。 B类酶是含有金属离子的β-内酰胺酶，称金属β-内酰胺酶(Matello-β-Lactamase，MBL)β-内酰胺酶抑制剂(如：克拉维酸、舒巴坦、他哇巴坦)，对B类酶没有任何效果。 C类AmpC酶的底物轮廓和A类相似，它们水解头孢菌素类抗生素的能力远远强于水解碳青霉烯类的能力，尤其能快速水解头孢噻吩及阿莫西林。 D类为苯唑西林酶，即OXA型碳青霉烯酶，仅见于不动杆菌。 2 金属β-内酰胺酶 1989年Bush教授以底物水解率及酶抑制剂效应的不同为分类依据，将B类的金属β-内酰胺酶划分为B1、B2和B3三类。其活性部位均为金属离子，且必须依赖少数金属离子(主要为Zn2+)的存在才能发挥催化活性。在目前在国际研究中，按照基因来源又将金属β-内酰胺酶划分为先天型和获得型两类。 先天型MBL又称为天然MBL，其基因稳定地镶嵌在宿主染色体中，由染色体基因编码，不能转移，有：L1、BlaB、GOB、IND-1、CGB-1、TUS-l、MUS-1、JOHN-1、EBR-1、BCⅡ、CfiA或CcrA、CphA、THIN-B、SFH-1、FEZ-1等。其存在于临床罕见的细菌中，如蜡样芽抱杆菌、嗜麦芽窄食单胞菌、炭疽芽抱杆菌、亲水性气单胞菌、气味黄杆菌、戈氏军团菌、脆弱拟杆菌，一般一种酶基因只被一种细菌所携带，且这些菌属的产酶菌比例也较小，携带MBL的细菌也一般不致病，引发严重感染比较罕见。 近来发现铜绿假单胞菌、恶臭假单胞菌、黏质沙雷菌和其它肠杆菌属类(如：大肠埃希菌、肺炎克雷伯菌、阴沟肠杆菌、鲍曼不动杆菌、弗氏构椽酸菌)等均可产生获得型MBL [4,5]。迄今为止发现细菌产生获得型MBL的有5类基因型：IMP、VIM、SPM和GIM、SIM，其中最主要的IMP和VIM。该类MBL根据基因和翻译的氨基酸序列不同分为很多亚型，现已发展到IMP-18，VIM-12。大多数获得型MBL位于可移动的整合子中，少数通过可移动的共同区域(CR)进行转移。 图1.染色体编码的金属酶的系统发育图谱 2.1 获得型金属β-内酰胺酶 2.1.1 IMP家族 金属β-内酰胺酶IMP多见于东南亚国家，其家族大多由IMP-1、IMP-2突变而来，与原始的序列有0.14%-22.12%的差异。各种IMP酶的结构和功能不同，水解能力也不同，但它们的传播机制相似。IMP-1最早于1991年在日本发现[6]。之后陆续在新加坡、韩国、欧洲等地发现IMP的其它亚类，2002年11月在马来西亚发现了IMP-7[7]。必威体育精装版Hanson等人在北美洲的铜绿假单胞菌中发现了IMP-18[8]。同一亚型的IMP氨基酸序列基本相同，但是基因序列中的沉默基因不尽相同。IMP基因通常位于Ⅰ类整合子基因盒中，但是Ⅲ类整合子基因盒中也有发现[9]。最近，我国广州报道从铜绿假单胞菌分离的IMP-9型MBL基因位于大约450kb的接合性质粒(IncP-2)上，为迄今报道的携带IMP型基因的最大质粒[10]。 2.1.2 VIM家族 VIM多见于南欧和韩国，它和IMP型金属酶的基因序列同源性很低，只有30-40%，但是功能相似。编码VIM型金属酶的基因序列同源性一般大于80%，除了VIM-7只有74-79%的同源性。VIM-1水解的底物更广，有青霉素、窄谱和广谱头孢菌素、碳青霉烯类和丝氨酸β-内酰胺酶抑制剂，但是不能水解单环类抗生素。MBL造成的最早医院内流行暴发是在1997年的意大利，引起暴发的菌株正是产VIM-1的铜绿假单胞菌，这也是首次发现的VIM型金属酶[11]。之后欧亚五个地区(香港，台湾，意大利等)相继报道发现VIM类金属β-内酰胺酶。2000年在法国发现了位于质粒上的第一类整合子的可变区域In56的blaVIM-2，之后在台湾发现了VIM-3，在希腊发现了也是位于第一类整合子上的blaVIM-4[12-14]。2004年1月在美国发现了与以往的MBL基