Нейраминидаза - Википедия - Neuraminidase
Нейраминидаза (Сиалидаза) ферменты гликозид гидролаза ферменты которые рассекают (разрезают) гликозидные связи из нейраминовые кислоты. Ферменты нейраминидазы - это большое семейство, обнаруженное у ряда организмов. Самая известная нейраминидаза - это вирусная нейраминидаза, лекарственная мишень для предотвращения распространения грипп инфекционное заболевание. Вирусные нейраминидазы часто используются в качестве антигенные детерминанты обнаружен на поверхности вируса гриппа. Некоторые варианты нейраминидазы гриппа дают больше вирулентность к вирусу, чем другие. Другие гомологи обнаружены в клетках млекопитающих, которые выполняют ряд функций. По крайней мере, четыре млекопитающих сиалидаза гомологи описаны в человеческий геном (видеть NEU1, NEU2, NEU3, NEU4 Сиалидазы могут действовать как патогенные факторы при микробных инфекциях.[1]
Реакция
Существует два основных класса нейраминидаз, которые расщепляют экзо- или эндо-полисиаловые кислоты:
- Экзогидролиз α- (2 → 3) -, α- (2 → 6) -, α- (2 → 8) -гликозидных связей концевых остатков сиаловой кислоты[2][3]
- Эндогидролиз (2 → 8) -α-сиалозильных связей в олиго- или поли (сиаловых) кислотах[3]
|
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Функция
Нейраминидазы, также называемые сиалидазами, катализируют гидролиз концевых сиаловая кислота остатки от новообразованных вирионы и от рецепторов клетки-хозяина.[4] Активность сиалидазы включает помощь в перемещении вирусных частиц через слизь дыхательных путей и в элюировании потомства вириона из инфицированной клетки.[5][6]
Подтипы
Swiss-Prot перечисляет 137 типов нейраминидаз различных видов на 18 октября 2006 г.[7] Известно девять подтипов нейраминидазы гриппа; многие встречаются только у различных видов уток и кур. Подтипы N1 и N2 были положительно связаны с эпидемиями среди людей, а штаммы с подтипами N3 или N7 были идентифицированы в ряде отдельных случаев смерти.[нужна цитата ]
CAZy определяет в общей сложности 85 семейств гликозилгидролаз, из которых семейства GH34 (популярный), GH33 (клеточные организмы), GH58 (вирусные и бактериальные), GH83 (вирусные) - основные семейства, содержащие этот фермент. GH58 - единственное семейство эндодействующих.[8]
Ниже приводится список основных классов ферментов нейраминидазы:
- Вирусная нейраминидаза
- Бактериальная нейраминидаза
- Нейраминидазы млекопитающих:
|
|
|
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Структура
Грипп нейраминидаза представляет собой грибовидный выступ на поверхности вируса гриппа. Он имеет головку, состоящую из четырех копланарных и примерно сферических субъединиц, и гидрофобную область, которая встроена внутрь мембраны вируса. Он состоит из одной полипептидной цепи, ориентированной в направлении, противоположном антигену гемагглютинина. Состав полипептида представляет собой одну цепь из шести консервативных полярных аминокислот, за которыми следуют гидрофильные вариабельные аминокислоты. β-Листы преобладают на вторичном уровне конформации белка.
В состав транс-сиалидазы входит каталитический бета-винт домен, N-концевой лектин -подобный домен и нерегулярный бета-цепочечный домен, вставленный в каталитический домен.[9]
Недавнее появление осельтамивир и занамивир стойкий человеческий грипп А (H1N1 ) H274Y подчеркивает необходимость подходящих систем экспрессии для получения больших количеств высокочистых и стабильных, рекомбинантный нейраминидазы через два отдельных домена искусственной тетрамеризации, которые способствуют образованию каталитически активных гомотетрамеров нейраминидазы из дрожжи и Стафилотермус marinus, которые позволяют выделять С тегами FLAG белки и дальнейшая очистка.[10]
Механизм
Ферментативный механизм сиалидазы вируса гриппа был изучен Taylor et al., Он показан на рисунке 1. Процесс ферментативного катализа состоит из четырех этапов. Первый шаг включает искажение α-сиалозида из 2C5 конформация кресла (форма с наименьшей энергией в растворе) в конформацию псевдолодка, когда сиалозид связывается с сиалидазой. Вторая стадия приводит к промежуточному продукту оксокарбокации, сиалозильному катиону. Третий этап - это образование Neu5Ac вначале в виде α-аномера, а затем мутаротация и высвобождение в виде более термодинамически стабильного β-Neu5Ac.[11]
Ингибиторы
Ингибиторы нейраминидазы полезны для борьбы грипп инфекционное заболевание: занамивир, вводимый путем ингаляции; осельтамивир, вводимый перорально; перамивир управляемый парентерально, то есть путем внутривенной или внутримышечной инъекции; и ланинамивир который находится в фазе III клинических испытаний.
На поверхности частиц вируса гриппа есть два основных белка. Один из них - это лектин-гемагглютинин с тремя относительно неглубокими сайтами связывания сиаловой кислоты, а другой - фермент сиалидаза с активным сайтом в кармане. Благодаря относительно глубокому активному центру, в котором низкомолекулярные ингибиторы могут иметь множество благоприятных взаимодействий, и доступным методам создания аналогов переходного состояния при гидролизе сиалозидов, сиалидаза становится более привлекательной мишенью для лекарственного средства против гриппа, чем гемагглютинин.[12] После того, как стали доступны рентгеновские кристаллические структуры нескольких сиалидаз вируса гриппа, была применена конструкция ингибитора на основе структуры для обнаружения мощных ингибиторов этого фермента.[13]
Производное ненасыщенной сиаловой кислоты (N-ацетилнейраминовая кислота [Neu5ac]) 2-дезокси-2, 3-дидегидро-DN-ацетилнейраминовая кислота (Neu5Ac2en), аналог сиалозильного катиона в переходном состоянии (рис. 2), считается наиболее мощным ингибитором. основной шаблон. Структурно модифицированные производные Neu5Ac2en могут давать более эффективные ингибиторы.[14]
Многие соединения на основе Neu5Ac2en были синтезированы и протестированы на их способность ингибировать сиалидазу вируса гриппа. Например: 4-замещенные производные Neu5Ac2en (рис. 3), 4-амино-Neu5Ac2en (соединение 1), которые показали на два порядка большее ингибирование сиалидазы вируса гриппа, чем Neu5Ac2en5 и 4-гуанидино-Neu5Ac2en (соединение 2), известные как Занамивир, который в настоящее время продается для лечения вируса гриппа как лекарство, были разработаны фон Ицштейном и соавторами.[15] Megesh и его коллеги сообщили о серии амид-связанных C9 модифицированных Neu5Ac2en как ингибиторов NEU1.[16]
Смотрите также
Рекомендации
- ^ Роте Б., Рот Б., Роггентин П., Шауэр Р. (апрель 1991 г.). «Ген сиалидазы из Clostridium septicum: клонирование, секвенирование, экспрессия в Escherichia coli и идентификация консервативных последовательностей в сиалидазах и других белках». Молекулярная и общая генетика. 226 (1–2): 190–7. Дои:10.1007 / BF00273603. PMID 2034213. S2CID 21308462.
- ^ Шауэр Р. (1982). «Химия, метаболизм и биологические функции сиаловых кислот». Достижения в химии и биохимии углеводов Том 40. Достижения в химии и биохимии углеводов. 40. С. 131–234. Дои:10.1016 / S0065-2318 (08) 60109-2. ISBN 978-0-12-007240-8. PMID 6762816.
- ^ а б Кабесас JA (август 1991 г.). «Некоторые вопросы и предложения по ссылкам на типы официальной номенклатуры (IUB) для сиалидазы (ей) и эндосиалидазы». Биохимический журнал. 278 (Pt 1) (Pt 1): 311–2. Дои:10.1042 / bj2780311. ЧВК 1151486. PMID 1883340.
- ^ фон Ицштейн М (декабрь 2007 г.). «Война против гриппа: открытие и разработка ингибиторов сиалидазы». Обзоры природы. Открытие наркотиков. 6 (12): 967–74. Дои:10.1038 / nrd2400. PMID 18049471. S2CID 36867756.
- ^ Палезе П., Тобита К., Уэда М., Compans RW (октябрь 1974 г.). «Характеристика чувствительных к температуре мутантов вируса гриппа, дефектных по нейраминидазе». Вирусология. 61 (2): 397–410. Дои:10.1016/0042-6822(74)90276-1. PMID 4472498.
- ^ Лю С., Эйхельбергер М.С., Compans RW, Air GM (февраль 1995 г.). «Нейраминидаза вируса гриппа А не играет роли в проникновении, репликации, сборке или ростке вируса». Журнал вирусологии. 69 (2): 1099–106. Дои:10.1128 / JVI.69.2.1099-1106.1995. ЧВК 188682. PMID 7815489.
- ^ Искать в базе знаний UniProt (Swiss-Prot и TrEMBL) нейраминидазу
- ^ "Поиск CAZy: активность: нейраминидаза". www.cazy.org. Получено 28 апреля 2019.
- ^ Ло Ю., Ли С. К., Чжоу М. Ю., Ли Ю. Т., Ло М. (апрель 1998 г.). «Кристаллическая структура внутримолекулярной транс-сиалидазы со специфичностью NeuAc alpha2 -> 3Gal». Структура. 6 (4): 521–30. Дои:10.1016 / S0969-2126 (98) 00053-7. PMID 9562562.
- ^ Шмидт П.М., Аттвуд Р.М., Мор П.Г., Барретт С.А., МакКимм-Брешкин Ю.Л. (февраль 2011 г.). «Универсальная система для экспрессии и очистки растворимой и стабильной нейраминидазы гриппа». PLOS ONE. 6 (2): e16284. Bibcode:2011PLoSO ... 616284S. Дои:10.1371 / journal.pone.0016284. ЧВК 3034727. PMID 21326879.
- ^ Тейлор Н.Р., фон Ицштейн М. (март 1994 г.). «Молекулярное моделирование исследований связывания лиганда сиалидазы вируса гриппа и механизма катализа». Журнал медицинской химии. 37 (5): 616–24. Дои:10.1021 / jm00031a011. PMID 8126701.
- ^ Дрикамер К., Тейлор МП (2006). Введение в гликобиологию. Оксфорд [Оксфордшир]: Издательство Оксфордского университета. стр.177 –178. ISBN 0-19-928278-1.
- ^ Дьясон Дж. К., Итцштейн М. В. (2001). «Дизайн лекарственного средства против вируса гриппа: ингибиторы сиалидазы». Австралийский химический журнал. 54 (11): 663–670. Дои:10.1071 / CH01173.
- ^ Fgedi P (2006). Органическая химия сахаров. Вашингтон, округ Колумбия: Тейлор и Фрэнсис. С. 822–823. ISBN 0-8247-5355-0.
- ^ фон Ицштейн М., Ву В.Й., Цзинь Б. (июнь 1994 г.). «Синтез 2,3-дидегидро-2,4-дидезокси-4-гуанидинил-N-ацетилнейраминовой кислоты: мощного ингибитора сиалидазы вируса гриппа». Исследование углеводов. 259 (2): 301–5. Дои:10.1016/0008-6215(94)84065-2. PMID 8050102.
- ^ Магеш С., Мория С., Сузуки Т., Мияги Т., Исида Х., Кисо М. (январь 2008 г.). «Дизайн, синтез и биологическая оценка ингибиторов сиалидазы человека. Часть 1: селективные ингибиторы лизосомальной сиалидазы (NEU1)». Письма по биоорганической и медицинской химии. 18 (2): 532–7. Дои:10.1016 / j.bmcl.2007.11.084. PMID 18068975.
внешняя ссылка
- Нейраминидаза в Национальной медицинской библиотеке США Рубрики медицинской тематики (MeSH)
- Ортомиксовирусы, Роберт Б. Коуч, UTMB. Статья включает хороший четкий рисунок нейраминидазы вируса гриппа.
