Neuraminidaza - Neuraminidase

Schemat wstęgowy neuraminidazy (GH34) . Analogiem jego substratu kwasu neuraminowego, stosowanego jako lek hamujący, jest mała biało-czerwona cząsteczka w środku.

Kwas N-acetyloneuraminowy

Neuraminidazy ( neuraminidazy ) enzymy glukozydazy enzymy , które tną (do cięcia) glikozydowymi z kwasu neuraminowego . Enzymy neuraminidazy to duża rodzina, występująca w wielu organizmach. Najbardziej znaną neuraminidazą jest neuraminidaza wirusowa , cel leków zapobiegający rozprzestrzenianiu się infekcji grypy . Wirusowe neuraminidazy są często stosowane jako determinanty antygenowe znajdujące się na powierzchni wirusa grypy. Niektóre warianty neuraminidazy grypy nadają wirusowi większą zjadliwość niż inne. Inne homologi znajdują się w komórkach ssaków, które pełnią szereg funkcji. W genomie ludzkim opisano co najmniej cztery homologi sialidazy ssaków (patrz NEU1 , NEU2 , NEU3 , NEU4 ). Sialidazy mogą działać jako czynniki chorobotwórcze w zakażeniach mikrobiologicznych.

Reakcja

Istnieją dwie główne klasy neuraminidazy, które rozszczepiają kwasy egzo lub endo polisialowe:

• Egzo hydroliza wiązań α-(2→3)-, α-(2→6)-, α-(2→8)-glikozydowych końcowych reszt kwasu sialowego
• Endo hydroliza wiązań (2→8)-α-sialozylowych w kwasach oligo- lub poli(sialowych)

Funkcjonować

Neuraminidazy, zwane także sialidazami, katalizują hydrolizę końcowych reszt kwasu sialowego z nowo utworzonych wirionów i receptorów komórek gospodarza. Aktywność sialidazy obejmuje pomoc w mobilności cząsteczek wirusa przez śluz dróg oddechowych oraz wymywanie potomstwa wirionu z zakażonej komórki.

Podtypy

Swiss-Prot wymienia 137 typów neuraminidazy z różnych gatunków na dzień 18 października 2006 r. Znanych jest dziewięć podtypów neuraminidazy grypy; wiele występuje tylko w różnych gatunkach kaczek i kurczaków. Podtypy N1 i N2 zostały pozytywnie powiązane z epidemiami u ludzi, a szczepy z podtypami N3 lub N7 zidentyfikowano w wielu izolowanych zgonach.

CAZy definiuje łącznie 85 rodzin hydrolaz glikozylowych, z których rodziny GH34 (wirusowe), GH33 (organizmy komórkowe), GH58 (wirusowe i bakteryjne), GH83 (wirusowe) są głównymi rodzinami zawierającymi ten enzym. GH58 to jedyna rodzina działająca endodontycznie.

Poniżej znajduje się lista głównych klas enzymów neuraminidazy:

• Wirusowa neuraminidaza
• Bakteryjna neuraminidaza
• Neuraminidazy ssaków:

Struktura

Neuraminidaza grypy to występ w kształcie grzyba na powierzchni wirusa grypy. Ma głowę składającą się z czterech współpłaszczyznowych i mniej więcej kulistych podjednostek oraz hydrofobowego regionu, który jest osadzony we wnętrzu błony wirusa. Zawiera pojedynczy łańcuch polipeptydowy zorientowany w kierunku przeciwnym do antygenu hemaglutyniny . Skład polipeptydu to pojedynczy łańcuch sześciu konserwatywnych aminokwasów polarnych, po których następują hydrofilowe, zmienne aminokwasy. Arkusze β dominują jako drugorzędny poziom konformacji białka.

Struktura trans sialidazą zawiera katalitycznej P-śmigła domenę N-końcową lektyny -podobną i nieregularny beta-nici domeny wprowadzony do domeny katalitycznej.

Niedawne pojawienie się ludzkiej grypy A( H1N1 ) H274Y opornej na oseltamiwir i zanamiwir podkreśliło potrzebę odpowiednich systemów ekspresji w celu uzyskania dużych ilości wysoce czystej i stabilnej, rekombinowanej neuraminidazy poprzez dwie oddzielne domeny sztucznej tetrameryzacji, które ułatwiają tworzenie katalitycznie aktywnych homotetramerów neuraminidazy z drożdże i Staphylothermus marinus, które pozwalają na sekrecję białek znakowanych FLAG i dalsze oczyszczanie.

Mechanizm

Proponowany mechanizm katalizy sialidazy 4 wirusa grypy (link do mechanizmu glikozydazy)

Proponowany stan przejściowy dla mechanizmu sialidazy 7

Struktury chemiczne 4-podstawionych pochodnych Neu5Ac2en 8

Mechanizm enzymatyczny sialidazy wirusa grypy został zbadany przez Taylora i wsp., przedstawiony na rycinie 1. Proces katalizy enzymatycznej składa się z czterech etapów. Pierwszy etap polega na zakłócenia a-sialoside od A ² C ₅ krzesła konformacji (format najniższej energii w roztworze) w konformacji pseudoboat gdy sialoside wiąże się z sialidazą. Drugi etap prowadzi do półproduktu oksokarbokacji, kationu sialosylowego. Trzeci etap to tworzenie Neu5Ac początkowo jako anomeru α, a następnie mutarotacja i uwolnienie jako bardziej stabilnego termodynamicznie β-Neu5Ac.

Inhibitory

Inhibitory neuraminidazy są przydatne w zwalczaniu infekcji grypy : zanamivir , podawany przez inhalację; oseltamiwir podawany doustnie; peramiwir podawany pozajelitowo , to znaczy przez wstrzyknięcie dożylne lub domięśniowe; oraz laninamiwir, który znajduje się w fazie III badań klinicznych.

Na powierzchni cząsteczek wirusa grypy znajdują się dwa główne białka. Jednym z nich jest białko hemaglutyniny lektyny z trzema stosunkowo płytkimi miejscami wiązania kwasu sialowego, a drugim jest enzym sialidaza z miejscem aktywnym w kieszonce. Ze względu na stosunkowo głębokie miejsce aktywne, w którym inhibitory o małej masie cząsteczkowej mogą dokonywać wielu korzystnych interakcji i przystępne metody projektowania analogów w stanie przejściowym w hydrolizie sialozydów, sialidaza staje się bardziej atrakcyjnym celem dla leków przeciwgrypowych niż hemaglutynina. Po udostępnieniu rentgenowskich struktur krystalicznych kilku sialidaz wirusa grypy zastosowano projekt inhibitora oparty na strukturze, aby odkryć silne inhibitory tego enzymu.

Uważa się, że najsilniejszym inhibitorem jest pochodna nienasyconego kwasu sialowego (kwasu N-acetyloneuraminowego [Neu5ac]) kwasu 2-deoksy-2,3-didehydro-DN-acetyloneuraminowego (Neu5Ac2en), analog w stanie przejściowym kationu sialozylowego (Rysunek 2) podstawowy szablon. Strukturalnie zmodyfikowane pochodne Neu5Ac2en mogą dawać skuteczniejsze inhibitory.

Wiele związków opartych na Neu5Ac2en zostało zsyntetyzowanych i przetestowanych pod kątem ich potencjału hamowania sialidazy wirusa grypy. Na przykład: 4-podstawione pochodne Neu5Ac2en (Rysunek 3), 4-amino-Neu5Ac2en (Związek 1), które wykazały o dwa rzędy wielkości lepsze hamowanie sialidazy wirusa grypy niż Neu5Ac2en5 i 4-guanidyno-Neu5Ac2en (Związek 2), znane jak Zanamivir, który jest obecnie sprzedawany do leczenia wirusa grypy jako lek, został zaprojektowany przez von Itzsteina i współpracowników. Szereg powiązanych z grupą amidową zmodyfikowanych C9 Neu5Ac2en został opisany przez Megesh i współpracowników jako inhibitory NEU1.

Zobacz też

• Rodzina hydrolaz glikozydowych 33
• Inhibitory neuraminidazy
• Hemaglutynina (grypa)

Bibliografia

Zewnętrzne linki

• Neuraminidaza w Narodowej Bibliotece Medycznej USA Medical Subject Headings (MeSH)
• Ortomiksowirusy , Robert B. Couch, UTMB. Artykuł zawiera dobry, wyraźny rysunek linii neuraminidazy na wirusie grypy.