بررسی نظری مکانیسم کاتالیستی و مهار آنتی‌بیوتیک‌های بتالاکتام با متالوبتالاکتامازها در حلال‌ها و دماهای مختلف با استفاده از محاسبات مکانیک کوانتومی

رایج‌ترین و مهم‌ترین مکانیسم دفاعی باکتریایی نسبت به آنتی‌بیوتیک‌های بتالاکتام، تولید آنزیم‌های بتالاکتاماز است. این داروها از طریق هیدرولیز و شکست حلقه 4-عضوی پیوند بتالاکتام، طی مکانیسمی دومرحله‌ای، شامل حمله نوکلیوفیلی 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 پژوهش‌های متعدد، هنوز مکانیسم 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 جزییات ساختار و انرژی الکترونی واکنش کاتالیستی بخش فعال آنزیم ccra از خانواده آنزیم‌های متالوبتالاکتاماز (mbls)، 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 (?h?)، آنتروپی استاندارد (?s?) و انرژی آزاد گیبس استاندارد (?g?) واکنش، برایets1 ، ets2 و برای کل واکنش، در دماهای c° 25، c° 31، c° 37 و c°40 و فشار1 اتمسفر، بررسی شد. در همه محاسبه‌ها اثر حلال با روش pcm برای حلال‌های آب، اتانول، محیط پروتیینی، نیترومتان و تتراکلرید کربن در نظر گرفته شده است. در نهایت این واکنش طی یک فرآیند گرمازا و خودبه خودی، به پایداری می‌رسد و مرحله اول مکانیسم واکنش، یعنی حمله نوکلیوفیلی، مرحله تعیین‌کننده سرعت است.