Neuraminidase - Neuraminidase
Neuraminidase ( Sialidase ) enzymer er glycosidhydrolase enzymer, der spalter (skærer) de glykosidiske bindinger af neuraminsyrer . Neuraminidase -enzymer er en stor familie, der findes i en række organismer. Den mest kendte neuraminidase er viral neuraminidase , et lægemiddelmål til forebyggelse af spredning af influenzainfektion . De virale neuraminidaser bruges ofte som antigene determinanter, der findes på overfladen af influenzaviruset. Nogle varianter af influenza -neuraminidase giver virus mere virulens end andre. Andre homologer findes i pattedyrsceller, som har en række funktioner. Mindst fire pattedyrsialidase -homologer er blevet beskrevet i det humane genom (se NEU1 , NEU2 , NEU3 , NEU4 ). Sialidaser kan virke som patogene faktorer ved mikrobielle infektioner.
Reaktion
Der er to hovedklasser af Neuraminidase, der spalter exo eller endo polysialiske syrer:
- Exo hydrolyse af α- (2 → 3)-, α- (2 → 6)-, α- (2 → 8) -glycosidiske bindinger af terminale sialinsyrerester
- Endohydrolyse af (2 → 8) -α-sialosylbindinger i oligo- eller poly (sialinsyrer)
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Fungere
Neuraminidaser, også kaldet sialidaser, katalyserer hydrolysen af terminale sialinsyrerester fra de nydannede virioner og fra værtscelleceptorerne. Sialidase -aktiviteter omfatter hjælp til mobilitet af viruspartikler gennem luftvejsslimen og ved eluering af virion -afkom fra den inficerede celle.
Undertyper
Swiss-Prot lister 137 typer neuraminidase fra forskellige arter fra den 18. oktober 2006. Ni subtyper af influenza neuraminidase kendes; mange forekommer kun hos forskellige arter af and og kylling. Undertyper N1 og N2 har været positivt forbundet med epidemier hos mennesker, og stammer med N3- eller N7 -undertyper er blevet identificeret i en række isolerede dødsfald.
CAZy definerer i alt 85 glycosylhydrolasefamilier, hvoraf familier GH34 (viral), GH33 (cellulære organismer), GH58 (virale og bakterielle), GH83 (virale) er store familier, der indeholder dette enzym. GH58 er den eneste endo-fungerende familie.
Følgende er en liste over hovedklasser af neuraminidaseenzymer:
- Viral neuraminidase
- Bakteriel neuraminidase
- Pattedyrs neuraminidaser:
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Struktur
Influenza neuraminidase er en svampeformet projektion på overfladen af influenzaviruset. Det har et hoved bestående af fire co-plane og groft kugleformede underenheder og en hydrofob region, der er indlejret i det indre af virusmembranen. Den omfatter en enkelt polypeptidkæde, der er orienteret i den modsatte retning af hæmagglutinin -antigenet. Polypeptidets sammensætning er en enkelt kæde med seks konserverede polære aminosyrer efterfulgt af hydrofile, variable aminosyrer. β-ark dominerer som det sekundære niveau af proteinkonformation.
Strukturen af trans-sialidase omfatter en katalytisk beta-propeller domæne, et N-terminalt lectin -lignende domæne og en uregelmæssig beta-strenget domæne indsat i det katalytiske domæne.
Den seneste fremkomst af oseltamivir og zanamivir resistent human influenza A ( H1N1 ) H274Y har understreget behovet for egnede ekspressionssystemer for at opnå store mængder af meget ren og stabil, rekombinant neuraminidase gennem to separate kunstige tetrameriseringsdomæner, der letter dannelsen af katalytisk aktive neuraminidase homotetramere fra gær og Staphylothermus marinus, som muliggør udskillelse af FLAG-mærkede proteiner og yderligere oprensning.
Mekanisme
.gif)
.gif)
.gif)
Den enzymatiske mekanisme for influenzavirus sialidase er blevet undersøgt af Taylor et al., Vist i figur 1. Enzymkatalyseprocessen har fire trin. Det første trin involverer forvrængning af a-sialosidet fra en 2 C 5 stolkonformation (den laveste energiform i opløsning) til en pseudoboat-konformation, når sialosidet binder sig til sialidasen. Det andet trin fører til et oxocarbokationsmellemprodukt, sialosylkationen. Det tredje trin er dannelsen af Neu5Ac oprindeligt som a-anomeren, og derefter mutarotation og frigivelse som den mere termodynamisk stabile β-Neu5Ac.
Hæmmere
Neuraminidasehæmmere er nyttige til bekæmpelse af influenzainfektion : zanamivir , administreret ved inhalation; oseltamivir , administreret oralt; peramivir administreret parenteralt , det vil sige via intravenøs eller intramuskulær injektion; og laninamivir, som er i fase III kliniske forsøg.
Der er to hovedproteiner på overfladen af influenzaviruspartikler. Det ene er lektinhæmagglutininproteinet med tre relativt lavvandede sialinsyre-bindingssteder, og det andet er enzym sialidase med det aktive sted i en lomme. På grund af det relative dybe aktive sted, hvor lavmolekylære hæmmere kan foretage flere gunstige interaktioner og tilgængelige metoder til at designe overgangstilstandsanaloger ved hydrolyse af sialosider, bliver sialidasen mere attraktivt anti-influenzalægemiddel end hæmagglutinin. Efter at røntgenkrystalstrukturer af flere influenzavirus sialidaser var tilgængelige, blev det strukturbaserede inhibitordesign anvendt til at opdage potente inhibitorer af dette enzym.
Den umættede sialinsyre (N-acetylneuraminsyre [Neu5ac]) derivat 2-deoxy-2, 3-didehydro-DN-acetylneuraminsyre (Neu5Ac2en), en sialosylkationovergangstilstand (figur 2) analog, menes at være den mest potente hæmmer kerneskabelon. Strukturelt modificerede Neu5Ac2en -derivater kan give mere effektive hæmmere.
Mange Neu5Ac2en-baserede forbindelser er blevet syntetiseret og testet for deres influenzavirus sialidase hæmmende potentiale. For eksempel: De 4-substituerede Neu5Ac2en-derivater (figur 3), 4-amino-Neu5Ac2en (forbindelse 1), som viste to størrelsesordener bedre inhibering af influenzavirus sialidase end Neu5Ac2en5 og 4-guanidino-Neu5Ac2en (forbindelse 2), kendt som Zanamivir, der nu markedsføres til behandling af influenzavirus som et lægemiddel, er designet af von Itzstein og kolleger. En række amid-linkede C9-modificerede Neu5Ac2en er blevet rapporteret af Megesh og kolleger som NEU1-hæmmere.
Se også
Referencer
eksterne links
- Neuraminidase på US National Library of Medicine Medical Subject Headings (MeSH)
- Orthomyxoviruses , Robert B. Couch, UTMB. Artiklen indeholder en god klar stregtegning af en neuraminidase på et influenzavirus.
