Molekulare Charakterisierung einer enterobakteriellen Metallo-beta-Lactamase, die in einem klinischen Isolat von Serratia marcescens gefunden wurde und Resistenz gegen Imipenem zeigt

Ein klinisches Isolat von Serratia marcescens (TN9106) produzierte eine Metallo-beta-Lactamase (IMP-1), die Resistenz gegen Imipenem und Breitband-beta-Lactame vermittelte. Das blaIMP-Gen, das die Imipenem-Resistenz bereitstellt, wurde kloniert und in Escherichia coli HB101 exprimiert. Die IMP-1 wurde aus E. coli HB101, das pSMBNU24 mit blaIMP trägt, isoliert, und ihre scheinbare Molekülmasse wurde durch Natriumdodecylsulfat-Polyacrylamid-Gelelektrophorese auf etwa 30 kDa berechnet. Kinetische Studien von IMP-1 gegen verschiedene beta-Lactame zeigten, dass dieses Enzym nicht nur verschiedene Breitband-beta-Lactame, sondern auch Carbapenem hydrolysiert. Aztreonam war jedoch relativ stabil gegenüber IMP-1. Obwohl Clavulanat oder Cloxacillin IMP-1 nicht hemmen konnten, blockierten Hg2+, Fe2+ oder Cu2+ die Aktivität des Enzyms. Darüber hinaus führte die Anwesenheit von EDTA im Reaktionspuffer zu einer Verringerung der Enzymaktivität. Die Carbapenem-Resistenz wurde nicht von S. marcescens TN9106 auf E. coli CSH2 durch Konjugation übertragen. Eine Hybridisierungsstudie bestätigte, dass blaIMP auf dem Chromosom von S. marcescens TN9106 kodiert war. Durch Nucleotid-Sequenzierungsanalysen wurde festgestellt, dass blaIMP ein Protein mit 246 Aminosäure-Resten kodiert und erhebliche Homologie zu den Metallo-beta-Lactamase-Genen von Bacillus cereus, Bacteroides fragilis und Aeromonas hydrophila aufweist. Der G+C-Gehalt von blaIMP betrug 39,4 %. Vier konsensuelle Aminosäurereste, His-95, His-97, Cys-176 und His-215, die putative Zink-Liganden bilden, waren in der deduzierten Aminosäuresequenz von IMP-1 konserviert. Durch Bestimmung der Aminosäuresequenz am N-Terminus von gereinigtem reifem IMP-1 wurden 18 Aminosäurereste gefunden, die vom N-Terminus des vorzeitigen Enzyms als Signalpeptid verarbeitet wurden. Diese Ergebnisse zeigen eindeutig, dass IMP-1 eine enterobakterielle Metallo-beta-Lactamase ist, deren primäre Struktur vollständig bestimmt wurde und die Resistenz gegen Carbapeneme und andere Breitband-beta-Lactame vermittelt.