رایج‌ترین و مهم‌ترین مکانیزم دفاعی باکتریایی نسبت به آنتی‌بیوتیک‌های بتالاکتام، تولید آنزیم‌های بتالاکتاماز است. این داروها از طریق هیدرولیز و شکست حلقه 4-عضوی پیوند بتالاکتام، طی مکانیزمی دو  مرحله‌ای، شامل حمله نوکلئوفیلی یون هیدروکسید پل و پروتونه شدن گروه آمین، غیرفعال می‌شوند. طی این واکنش یون‌های فلزی نقش مهمی را در فرآیند کاتالیستی ایفا می‌کنند. البته با وجود بررسی‌های متعدد، هنوز مکانیزم عمل‌کرد این آنزیم‌ها نامشخص و بازدارنده مناسب برای آن‌ها گزارش نشده است. نظریه تابعی چگالی (DFT) با استفاده از روش B3LYP و سری‌های پایه 6-31G، 6-31G* و 6-311G**، برای محاسبه جزئیات ساختار و انرژی الکترونی واکنش کاتالیستی بخش فعال آنزیم CcrA از خانواده آنزیم‌های متالوبتالاکتاماز (M&betaLs)، آنتی‌بیوتیک بتالاکتام پنی‌سیلین و کمپلکس‌های تشکیل شده شامل ES، ETS₁ ، INT₁، INT₂، ETS₂ و EP به‌ترتیب، به‌کار گرفته شده است. هم‌چنین توابع ترمودینامیکی نظیر، آنتالپی استاندارد (∆Hº )، آنتروپی استاندارد (∆Sº ) و انرژی آزاد گیبس استاندارد (∆Gº ) واکنش، برایETS₁ ، ETS₂  و برای کل واکنش، در دماهای  C^° 25، C^° 31، C^° 37 و C^°40 و فشار 1 اتمسفر، بررسی شد. در همۀ محاسبات اثر حلال با روش PCM برای حلال‌های آب، اتانول، محیط پروتئینی، نیترومتان و تتراکلرید کربن در نظر گرفته شده است. در نهایت این واکنش طی یک فرآیند گرمازا و خود به خودی، به پایداری می‌رسد و مرحلۀ اول مکانیزم واکنش، یعنی حملۀ نوکلئوفیلی، مرحلۀ تعیین‌کننده سرعت است

واژه‌های کلیدی: آنتی‌بیوتیک‌های بتالاکتام، آنزیم‌های متالوبتالاکتاماز (MβLs)، آنزیمCcrA، پنیسیلین، توابع ترمودینامیکی، محاسبات QM

متن کامل [PDF 1065 kb]   (1552 دریافت)