Neuraminidas ( EC 3.2.1.18 ) är ett enzym som tillhör glykosylhydrolaser . Nomenklaturnamnet är exo-α-sialidas. Även vanliga namn: α-neuraminidas, N-acylneuraminidat glykohydrolas, sialidas. Katalyserade reaktioner: hydrolys av α-2→3-, α-2→6-, α-2→8-ketosidbindningar av terminala sialinsyrarester i oligosackarider , glykoproteiner , glykolipider och syntetiska föreningar.
|
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Neuraminidas är brett distribuerat i naturen, det är en del av skalen på vissa virus . Finns i ett antal patogena mikroorganismer (det upptäcktes först i odlingen av gasgangrenpatogener Clostridium perfringens ), såväl som hos ryggradsdjur och ryggradslösa djur . Neuraminidas hittades inte i växter.
Enzymet är strikt specifikt med avseende på konfigurationen av ketosidbindningen och relativt specifikt med avseende på positionen för denna bindning i molekylen. Vibrio cholerae och gas gangren neuraminidas, som vanligtvis används i laboratoriepraxis, kan klyva α-2→3- och α-2→6-ketosidbindningar. Virala neuraminidaser tenderar att ha mer stringent specificitet för positionen för a-ketosidbindningen. Enzymet kräver inga kofaktorer , men en del av neuraminidaset aktiveras av Ca 2+ -joner .
Hittills är enzymer med sialidasaktivitet en del av tre familjer av glykosylhydrolaser : GH33, GH34, GH83. [1] Alla tre familjerna kännetecknas av strukturen hos en 6-bladig β-propeller. GH33-familjen inkluderar enzymer som finns i bakterier, olika eukaryoter och virus. De kännetecknas också av närvaron av transsialidasaktivitet EC 2.4.1.- . [2] Molekyler av viralt ursprung tillhör familjen GH34. [3] GH83-familjen inkluderar viralt hemagglutinin-neuraminidas. [fyra]
Det är ett av influensavirusets två huvudsakliga ytantigener . En indikation på typen av neuraminidas används vid beteckningen av undertypen av viruset: till exempel H5 N1 (bokstaven H för " hemagglutinin ").
Förekomsten av enzymatisk aktivitet på ytan av influensavirusvirion upptäcktes av den amerikanske virologen George Keble Hirst (03/02/1909-01/22/ 1994 ) 1942 . Han inkuberade erytrocyter med viruset, observerade hemagglutinationsreaktionen och noterade att agglutinationen inte var stabil [5] .
Som är känt idag, fäster ett av influensavirions ytglykoproteiner, hemagglutinin , till polysackaridkedjor på ytan av erytrocyter som innehåller sialinsyrarester. Ett annat ytglykoprotein, neuraminidas , klyver specifikt bort en sialinsyra (N- acetylneuraminsyra ) från erytrocytmembranpolysackarider och förstör därigenom virusreceptorer på värdceller. Neuraminidas bryter α-ketobindningen mellan den terminala N-acetylneuraminsyran och en intilliggande kolhydratrest, vanligtvis galaktos . Det virala enzymet visar en viss "preferens" för α-2→3-bindningar [6] .
Rollen för enzymet som förstör receptorer för viruset är inte helt klarlagt. Det antas att aktiviteten av neuraminidas hjälper viruspartiklar att penetrera slemhinnesekret rika på sialinsyra för att nå målceller i luftvägsepitelet [7] . Enzymets roll för att underlätta frisättningen av nybildade viruspartiklar från ytan av infekterade celler, där de kan aggregera som ett resultat av interaktionen av viralt hemagglutinin med sialinsyra på cellmembranet, har också bekräftats experimentellt [8] .
Liksom hemagglutinin är neuraminidas ett mycket viktigt ytantigen hos viruset. För influensa typ A-virus har två antigena variationer hittats. Förändringar i antigeners aminosyrasekvens pågår på grund av trycket att välja ut antikroppar från den immuniserade populationen . Som ett resultat av genetisk rekombination uppträder virus med en antigensekvens som skiljer sig markant (upp till 50%) från den hos cirkulerande stammar . Sådana subtypförändringar i både hemagglutinin och neuraminidas inträffade i human influensa 1957 (när H1N1-viruset omvandlades till H2N2), 1968 (H2N2 till H3N2) och 1977 (H3N2 till H1N1, även om H3N2-viruset fortsatte att cirkulera) [9] . Sådana mutationer är ansvariga för de senaste pandemierna . Skillnader mellan subtyper identifieras av en negativ serumkorsreaktivitet för var och en av dem. Influensa typ B-virus visar inte en sådan förändring i antigenspecificitet, även om förändringar i antigeners struktur också förekommer.
Anti-neuraminidas- antikroppar minskar svårighetsgraden av sjukdomen [10] men botar inte infektionen , i linje med neuraminidas roll i virusets livscykel.
Neuraminidas är en tetramer förankrad till det virala membranet av en enkel 29 aminosyror hydrofob sekvens belägen nära N-terminalen av proteinet. Ett protein med en molekylvikt på 200 kDa frisätts från det förstörda virala membranet, innehållande 4 identiska glykosylerade subenheter, som har alla antigena och enzymatiska egenskaper hos membranbundet neuraminidas [11] . Detta protein kristalliserades och dess struktur studerades genom UV-diffraktion .
Schematiskt kan strukturen av neuraminidas representeras som 6 4-strängade antiparallella β-lager arrangerade som propellerblad. [12] Den centrala (första) kedjan i varje lager är parallell med propelleraxeln, medan resten är placerade nästan vinkelrätt mot den. Den yttersta kedjan i det första skiktet är ansluten till den centrala kedjan i skiktet som följer efter det. Denna förening finns på ytan av enzymmolekylen och bär många antigeniskt och enzymatiskt viktiga aminosyror. [13] [14] [15]
Fyra identiska underenheter är anordnade radiellt. Det aktiva stället för enzymet är beläget i mitten av var och en av underenheterna. Det är en djup ficka omgiven av väggar, vars aminosyrasekvens är oföränderlig för alla kända stammar av viruset. Dessa aminosyror i det aktiva centret kan delas in i 2 typer: vissa är involverade i direkt kontakt med substratet, medan andra endast utför funktionen att upprätthålla strukturen. [16]
Med användning av kristallografi bestämdes närvaron av oligosackaridkedjor fästa vid proteinet och i form av antenner. [9]
Sökandet efter influensa neuraminidashämmare började 1966 [17] . Anledningen till detta var antagandet att sådana substanser skulle uppvisa antiviral aktivitet.
Den första inhibitorn, α-sialinsyradien ( Neu5Ac2en ), syntetiserades 1969 [18] . Många analoger av substansen Neu5Ac2en syntetiserades på 1970-talet, den mest potenta hämmaren var trifluoracetylderivatet Neu5Ac2en. Detta ämne användes för att studera neuraminidas roll i virusets livscykel, men dess antivirala aktivitet hittades inte. [19]
Neuraminidashämmaren är det välkända antivirala läkemedlet Oseltamivir .
| Hydrolaser ( EC 3): glykosylhydrolaser ( EC 3.2.1) | |
|---|---|
| |