Transpeptidasen

Transpeptidasen sind Enzyme der bakteriellen Zellwandbiosynthese, die die entscheidende Quervernetzung des Peptidoglykanrings vermitteln. Sie katalysieren die Verknüpfung der Peptidstämme der Mureinschicht und verleihen der Zellwand Festigkeit und Form. Die meisten Transpeptidasen befinden sich im periplasmatischen Raum oder an der Zellmembran und wirken am wachsenden Zellwall, indem sie neue Querverbindungen zwischen Peptidstämmen herstellen.

Die bekanntesten Vertreter sind D,D-Transpeptidasen, auch als Penicillin-bindende Proteine (PBPs) bezeichnet, die 4→3-Quervernetzungen herstellen. Dabei wird das D-Ala-D-Ala-Endstück eines Peptidstamms mit dem dritten Rest des benachbarten Stamms verknüpft; im Reaktionsverlauf bildet sich ein Acyl-Enzym-Intermediat an der Serin-Seite. Ergänzend gibt es L,D-Transpeptidasen (Ldt), die 3→3-Quervernetzungen bilden und besonders in einigen Gram-negativen vorkommen. PBPs und Ldt unterscheiden sich in Substratspezifität und Empfindlichkeit gegenüber β-Lactam-Antibiotika.

Medizinisch bedeutsam sind Transpeptidasen als zentrale Ziele vieler Antibiotika. Beta-Lactam-Antibiotika hemmen Transpeptidasen durch Bildung eines kovalenten Acyl-Enzym-Komplexes, wodurch die Zellwandaufbauschritte blockiert werden. Resistenz kann durch veränderte PBPs mit niedrigerer Affinität, Bildung von β-Lactamasen oder durch Nutzung von L,D-Transpeptidasen entstehen, was die Wirksamkeit bestimmter Substanzen verringert. Das Verständnis von Transpeptidasen trägt zur Entwicklung neuer Therapien gegen resistente Bakterien bei.