нейраминидаза
| экзо-α-сиалидаза | |||
|---|---|---|---|
| Идентификаторы | |||
| Номер ЕС. | 3.2.1.18 | ||
| Номер CAS. | 9001-67-6 | ||
| Базы данных | |||
| ИнтЭнк | вид IntEnz | ||
| БРЕНДА | БРЕНДА запись | ||
| Экспаси | Просмотр NiceZyme | ||
| КЕГГ | КЕГГ запись | ||
| МетаЦик | метаболический путь | ||
| ПРЯМОЙ | профиль | ||
| PDB Структуры | RCSB PDB PDBe PDBsum | ||
| Генная онтология | АмиГО / QuickGO | ||
| |||
Экзо-α-сиалидаза ( EC 3.2.1.18 , сиалидаза, нейраминидаза ; систематическое название ацетилнейраминилгидролаза ) — гликозидгидролаза, расщепляющая гликозидные связи кислот нейраминовых :
- Гидролиз α-(2→3)-, α-(2→6)-, α-(2→8)- гликозидных связей концевых остатков сиаловой кислоты в олигосахаридах, гликопротеинах, гликолипидах, коломиновой кислоте и синтетических субстратах.
нейраминидазы Ферменты представляют собой большое семейство, обнаруженное во многих организмах. Наиболее известной нейраминидазой является вирусная нейраминидаза , лекарственная мишень для предотвращения распространения гриппозной инфекции. Вирусная нейраминидаза была первой идентифицированной нейраминидазой. Он был обнаружен в 1957 году Альфредом Готшальком в Институте Уолтера и Элизы Холл в Мельбурне . [1] Вирусные нейраминидазы часто используются в качестве антигенных детерминант, обнаруживаемых на поверхности вируса гриппа. Некоторые варианты нейраминидазы гриппа придают большую вирулентность вирусу , чем другие. Другие гомологи обнаружены в клетках млекопитающих, которые выполняют ряд функций. по меньшей мере четыре гомолога сиалидазы описаны В геноме человека млекопитающих (см . NEU1 , NEU2 , NEU3 , NEU4 ). Сиалидазы могут выступать в качестве патогенных факторов при микробных инфекциях. [2]
Реакция
[ редактировать ]Существует два основных класса нейраминидаз, которые расщепляют экзо- или эндополисиаловые кислоты :
- Экзогидролиз α-(2→3)-, α-(2→6)-, α-(2→8)-гликозидных связей концевых остатков сиаловой кислоты [3] [4]
- Эндогидролиз (2→8)-α-сиалозильных связей в олиго- или поли(сиаловых) кислотах [4] (см. EC 3.2.1.129 эндо-α-сиалидаза.)
Функция
[ редактировать ]Сиалидазы, также называемые нейраминидазами, катализируют гидролиз концевых остатков сиаловой кислоты из вновь образованных вирионов и из рецепторов клетки-хозяина. [5] Активность сиалидазы включает помощь в перемещении вирусных частиц через слизь дыхательных путей и в элюировании потомства вириона из инфицированной клетки. [6] [7]
Подтипы
[ редактировать ]Swiss-Prot перечисляет 137 типов нейраминидазы различных видов по состоянию на 18 октября 2006 г. [8] девять подтипов нейраминидазы гриппа Известны ; многие из них 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 ссылка ]
CAZy определяет в общей сложности 85 семейств гликозилгидролаз , из которых семейства GH34 (вирусные), GH33 (клеточные организмы), GH58 (вирусные и бактериальные), GH83 (вирусные) являются основными семействами, содержащими этот фермент. GH58 — единственное семейство эндодействующих веществ. [9]
Ниже приводится список основных классов ферментов нейраминидазы: [ нужна ссылка ]
- Вирусная нейраминидаза
- Бактериальная нейраминидаза
- Нейраминидазы млекопитающих:
|
|
|
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Структура
[ редактировать ]Нейраминидаза гриппа представляет собой грибовидный выступ на поверхности вируса гриппа. У него есть головка, состоящая из четырех копланарных субъединиц примерно сферической формы, а также гидрофобная область, встроенная во внутреннюю часть 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 как вторичный уровень конформации белка. [ нужна ссылка ]
Структура транс-сиалидазы включает каталитический β-пропеллерный домен, N -концевой лектиноподобный домен и нерегулярный бета-цепочечный домен, встроенный в каталитический домен. [10]
Недавнее появление осельтамивиру и занамивиру устойчивого к человеческого гриппа A( H1N1 ) H274Y подчеркнуло необходимость в подходящих системах экспрессии для получения больших количеств высокочистой и стабильной рекомбинантной нейраминидазы посредством двух отдельных искусственных доменов тетрамеризации, которые способствуют образованию каталитически активных гомотетрамеров нейраминидазы из дрожжи и Staphylothermus marinus , которые позволяют секрецию FLAG-меченных белков и их дальнейшую очистку. [11]
Механизм
[ редактировать ]
Ферментативный механизм сиалидазы вируса гриппа был изучен Тейлором и др., Он показан на рисунке 1. Процесс ферментативного катализа состоит из четырех стадий. Первый шаг включает в себя искажение α-сиалозида из 2 От конформации кресла C 5 (форма с наименьшей энергией в растворе) до конформации псевдолодочки, когда сиалозид связывается с сиалидазой. Второй этап приводит к образованию оксокарбокатионного промежуточного продукта, сиалозильного катиона. Третьим шагом является образование Neu5Ac первоначально в виде α-аномера, а затем мутаротация и высвобождение в виде более термодинамически стабильного β-Neu5Ac. [12]
Ингибиторы
[ редактировать ]ингибиторы нейраминидазы Для борьбы с гриппозной инфекцией полезны : занамивир , вводимый ингаляционно; осельтамивир , принимаемый перорально; перамивир вводят парентерально , то есть посредством внутривенной или внутримышечной инъекции; и ланинамивир , который находится на стадии III клинических испытаний. [ нужна ссылка ]
На поверхности частиц вируса гриппа имеются два основных белка. Один из них представляет собой белок лектин-гемагглютинин с тремя относительно неглубокими сайтами связывания сиаловой кислоты, а другой представляет собой фермент сиалидазу с активным центром в кармане. Из-за относительно глубокого активного центра, в котором низкомолекулярные ингибиторы могут осуществлять многочисленные благоприятные взаимодействия, и доступных методов создания аналогов переходного состояния при гидролизе сиалозидов, сиалидаза становится более привлекательной мишенью для противогриппозных препаратов, чем гемагглютинин. [13] После того, как стали доступны рентгеновские кристаллические структуры нескольких сиалидаз вируса гриппа, была применена конструкция структурного ингибитора для обнаружения мощных ингибиторов этого фермента. [14]
Ненасыщенная сиаловая кислота ( N -ацетилнейраминовая кислота [Neu5ac]), производная 2-дезокси-2,3-дидегидро- D - N -ацетилнейраминовой кислоты (Neu5Ac2en), аналог сиалозильного катиона в переходном состоянии (рис. 2), считается наиболее шаблон ядра мощного ингибитора. Структурно модифицированные производные Neu5Ac2en могут давать более эффективные ингибиторы. [15]
Многие соединения на основе Neu5Ac2en были синтезированы и протестированы на предмет их ингибирующего потенциала сиалидазы вируса гриппа. Например: 4-замещенные производные Neu5Ac2en (рис. 3), 4-амино-Neu5Ac2en (соединение 1), которые показали на два порядка лучшее ингибирование сиалидазы вируса гриппа, чем Neu5Ac2en5 и 4-гуанидино-Neu5Ac2en (соединение 2), известные Занамивир, который сейчас продается для лечения вируса гриппа в качестве лекарства, был разработан фон Ицштейном и его коллегами. [16] Мегеш и его коллеги сообщили о серии модифицированных амидом C9 Neu5Ac2en как ингибиторов NEU1. [17]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ «История WEHI: 1957 г. Открытие нейраминидазы - ключевой молекулы гриппа» . ВЕХИ . Проверено 8 ноября 2023 г.
- ^ Роте Б., Роте Б., Роггентин П., Шауэр Р. (апрель 1991 г.). «Ген сиалидазы 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 . ПМИД 2034213 . S2CID 21308462 .
- ^ Шауэр Р. (1982). «Химия, метаболизм и биологические функции сиаловых кислот». Достижения в химии углеводов и биохимии, том 40 . Том. 40. стр. 131–234. дои : 10.1016/S0065-2318(08)60109-2 . ISBN 978-0-12-007240-8 . ПМИД 6762816 .
- ^ Jump up to: а б Кабесас Х.А. (август 1991 г.). «Некоторые вопросы и предложения по ссылкам на типы официальной номенклатуры (IUB) для сиалидазы и эндосиалидазы» . Биохимический журнал . 278 (Часть 1) (Часть 1): 311–2. дои : 10.1042/bj2780311 . ПМЦ 1151486 . ПМИД 1883340 .
- ^ фон Ицштайн М (декабрь 2007 г.). «Война с гриппом: открытие и разработка ингибиторов сиалидазы» . Обзоры природы. Открытие наркотиков . 6 (12): 967–74. дои : 10.1038/nrd2400 . ПМИД 18049471 . S2CID 36867756 .
- ^ Палезе П., Тобита К., Уэда М., Компанс Р.В. (октябрь 1974 г.). «Характеристика термочувствительных мутантов вируса гриппа с дефектом нейраминидазы». Вирусология . 61 (2): 397–410. дои : 10.1016/0042-6822(74)90276-1 . ПМИД 4472498 .
- ^ Лю С., Eichelberger MC, Compans RW, Air GM (февраль 1995 г.). «Нейраминидаза вируса гриппа типа А не играет роли в проникновении, репликации, сборке или почковании вируса» . Журнал вирусологии . 69 (2): 1099–106. doi : 10.1128/JVI.69.2.1099-1106.1995 . ПМК 188682 . ПМИД 7815489 .
- ^ Поиск в базе знаний UniProt (Swiss-Prot и TrEMBL) по запросу: нейраминидаза. [ постоянная мертвая ссылка ]
- ^ «Поиск CAZy: активность: нейраминидаза» . www.cazy.org . Проверено 28 апреля 2019 г.
- ^ Луо Ю, Ли С.К., Чжоу М.Ю., Ли Ю.Т., Луо М. (апрель 1998 г.). «Кристаллическая структура внутримолекулярной транссиалидазы со специфичностью NeuAc альфа2 -> 3Gal» . Структура . 6 (4): 521–30. дои : 10.1016/S0969-2126(98)00053-7 . ПМИД 9562562 .
- ^ Шмидт П.М., Аттвуд Р.М., Мор П.Г., Барретт С.А., МакКимм-Брешкин Дж.Л. (февраль 2011 г.). «Общая система для экспрессии и очистки растворимой и стабильной нейраминидазы гриппа» . ПЛОС ОДИН . 6 (2): e16284. Бибкод : 2011PLoSO...616284S . дои : 10.1371/journal.pone.0016284 . ПМК 3034727 . ПМИД 21326879 .
- ^ Тейлор Н.Р., фон Ицштайн М. (март 1994 г.). «Исследования по молекулярному моделированию связывания лиганда сиалидазы вируса гриппа и механизма катализа». Журнал медицинской химии . 37 (5): 616–24. дои : 10.1021/jm00031a011 . ПМИД 8126701 .
- ^ Дрикамер К., член парламента Тейлора (2006). Введение в гликобиологию . Оксфорд [Оксфордшир]: Издательство Оксфордского университета. стр. 177–178 . ISBN 0-19-928278-1 .
- ^ Дайсон Дж. К., Ицштайн М. В. (2001). «Разработка лекарств против вируса гриппа: ингибиторы сиалидазы». Австралийский химический журнал . 54 (11): 663–670. дои : 10.1071/CH01173 .
- ^ Фгеди П. (2006). Органическая химия сахаров . Вашингтон, округ Колумбия: Тейлор и Фрэнсис. стр. 822–823. ISBN 0-8247-5355-0 .
- ^ фон Ицштайн М., Ву Вайоминг, Джин 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 . ПМИД 8050102 .
- ^ Магеш С., Мория С., Сузуки Т., Мияги Т., Исида Х., Кисо М. (январь 2008 г.). «Разработка, 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 . ПМИД 18068975 .
Внешние ссылки
[ редактировать ]
- Нейраминидаза в Национальной медицинской библиотеке США по медицинским предметным рубрикам (MeSH)
- Ортомиксовирусы , Роберт Б. Коуч, UTMB. Статья включает хороший четкий рисунок нейраминидазы на вирусе гриппа.
| Базы данных органов управления : Национальные |
|---|
