Biochemical characteristics of extended broad spectrum β-lactamases

Publisher Website
Google Scholar
Abstract
Extended broad spectrum β-lactamases such as TEM-3 (CTX-1), TEM-5 (CAZ-1), TEM-10 and RHH-1 were purified and found to have lower specific activities than the TEM-1 or TEM-2 β-lactamases. Total hydrolytic activity in crude extracts was also lower for the extended broad spectrum enzymes. These β-lactamases hydrolyzed not only penicillins such as carbenicillin, cloxacillin and piperacillin, but also cephalosporins and monobactams. The most notable differences in substrate profiles between the extended broad spectrum enzymes and TEM-2 enzymes occurred with oxime-containing antibiotics. Although all the extended broad spectrum enzymes described above hydrolyzed cefotaxime, ceftazidime and aztreonam, the four enzymes could be easily differentiated: TEM-3 hydrolyzed cefotaxime preferentially, TEM-5 and RHH-1 hydrolyzed ceftazidime approximately three times faster than cefotaxime, whereas TEM-10 hydrolyzed ceftazidime 42 times faster than cefotaxime. All the enzymes were inhibited well by clavulanic acid, with I50 values ranging from 4.3 to 12 nM, compared to 130 nM for TEM-2. Inhibition by sulbactam was also better for the extended broad spectrum than for the TEM-2 β-lactamases, with I50 values of 12–940 nM for the extended broad spectrum enzymes, compared to 1600 nM for the TEM-2 β-lactamase. Breitspektrum-β-Laktamasen mit erweitertem Wirkungsspektrum wie TEM-3 (CTX-1), TEM-5 (CAZ-1), TEM-10 und RHH-1 zeigten in gereinigter Form geringere spezifische Aktivität als β-Laktamasen vom Typ TEM-1 oder TEM-2. Auch in Rohextrakten war ihre hydrolytische Gesamtaktivität vergleichsweise geringer. Sie hydrolysierten nicht nur Penicilline wie Carbenicillin, Cloxacillin und Piperacillin, sondern auch Cephalosporine und Monobaktame. Bei Antibiotika mit Oxim-Seitenkette waren die Substratprofile mit Enzymen vom TEM-2-Typ und Enzymen mit erweitertem Wirkungsspektrum am eindeutigsten verschieden. Trotz ihrer gemeinsamen Eigenschaft, Cefotaxim, Ceftazidim und Aztreonam zu hydrolysieren, waren Unterschiede zwischen β-Laktamasen mit erweitertem Wirkungsspektrum leicht nachzuweisen: TEM-3 hydrolysierte vor allem Cefotaxim; Ceftazidim wurde durch TEM-5 und RHH-1 etwa dreimal so schnell hydrolysiert wie Cefotaxim und durch TEM-10 42mal so schnell. All diese Enzyme waren durch Clavulansäure gut zu hemmen, dabei lagen die I50-Werte zwischen 4,3 und 12 nM, die für TEM-2 hingegen bei 130 nM. Auch Sulbactam hatte gegenüber den β-Laktamasen mit erweitertem Wirkungsspektrum stärkere Hemmwirkung als gegenüber TEM-2 β-Laktamasen, mit I50-Werten von 12–940 nM im Vergleich zu 1600 nM.

This publication has 19 references indexed in Scilit: