Neuraminidasa - Neuraminidase

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Diagrama de cinta de neuraminidasa (GH34) . Un análogo de su sustrato de ácido neuramínico, utilizado como fármaco inhibidor, es la pequeña molécula blanca y roja del centro.

La neuraminidasa ( sialidasa ) enzimas son hidrolasa de glucósido enzimas que escinden (corte) los enlaces glicosídicos de ácido neuramínico . Las enzimas neuraminidasa son una gran familia que se encuentra en una variedad de organismos. La neuraminidasa más conocida es la neuraminidasa viral , un fármaco diana para la prevención de la propagación de la infección por influenza . Las neuraminidasas virales se utilizan con frecuencia como determinantes antigénicos que se encuentran en la superficie del virus de la influenza. Algunas variantes de la neuraminidasa de la influenza confieren más virulencia al virus que otras. Otros homólogos se encuentran en células de mamíferos, que tienen una variedad de funciones. Se han descrito al menos cuatro homólogos de sialidasa de mamífero en el genoma humano (ver NEU1 , NEU2 , NEU3 , NEU4 ). Las sialidasas pueden actuar como factores patógenos en infecciones microbianas.

Reacción

Hay dos clases principales de neuraminidasa que escinden los ácidos exo o endo polisálico:

  • Exohidrólisis de enlaces α- (2 → 3) -, α- (2 → 6) -, α- (2 → 8) -glucosídicos de residuos terminales de ácido siálico
  • Endohidrólisis de enlaces (2 → 8) -α-sialosilo en ácidos oligo- o poli (siálicos)
exo-α-sialidasa
Identificadores
Número CE 3.2.1.18
número CAS 9001-67-6
Bases de datos
IntEnz Vista IntEnz
BRENDA Entrada BRENDA
FÁCIL NiceZyme vista
KEGG Entrada KEGG
MetaCyc camino metabólico
PRIAM perfil
Estructuras PDB RCSB PDB PDBe PDBsum
Ontología de genes AmiGO / QuickGO
endo-α-sialidasa
Identificadores
Número CE 3.2.1.129
número CAS 91195-87-8
Bases de datos
IntEnz Vista IntEnz
BRENDA Entrada BRENDA
FÁCIL NiceZyme vista
KEGG Entrada KEGG
MetaCyc camino metabólico
PRIAM perfil
Estructuras PDB RCSB PDB PDBe PDBsum
Ontología de genes AmiGO / QuickGO

Función

Las neuraminidasas, también llamadas sialidasas, catalizan la hidrólisis de los residuos terminales de ácido siálico de los viriones recién formados y de los receptores de la célula huésped. Las actividades de la sialidasa incluyen la asistencia en la movilidad de partículas de virus a través del moco del tracto respiratorio y en la elución de la progenie del virión de la célula infectada.

Subtipos

Swiss-Prot enumera 137 tipos de neuraminidasa de varias especies al 18 de octubre de 2006. Se conocen nueve subtipos de neuraminidasa de influenza; muchos ocurren solo en varias especies de pato y pollo. Los subtipos N1 y N2 se han relacionado positivamente con las epidemias en el hombre, y se han identificado cepas con los subtipos N3 o N7 en varias muertes aisladas.

CAZy define un total de 85 familias de glicosil hidrolasas, de las cuales las familias GH34 (viral), GH33 (organismos celulares), GH58 (viral y bacteriana), GH83 (viral) son las familias principales que contienen esta enzima. GH58 es la única familia de acción endo.

La siguiente es una lista de las principales clases de enzimas neuraminidasa:

sialidasa 1 (sialidasa lisosomal)
Identificadores
Símbolo NEU1
Gen NCBI 4758
HGNC 7758
OMIM 608272
RefSeq NM_000434
UniProt Q99519
Otros datos
Lugar Chr. 6 p21
sialidasa 2 (sialidasa citosólica)
Identificadores
Símbolo NEU2
Gen NCBI 4759
HGNC 7759
OMIM 605528
RefSeq NM_005383
UniProt Q9Y3R4
Otros datos
Lugar Chr. 2 q37
sialidasa 3 (sialidasa de membrana)
Identificadores
Símbolo NEU3
Gen NCBI 10825
HGNC 7760
OMIM 604617
RefSeq NM_006656
UniProt Q9UQ49
Otros datos
Lugar Chr. 11 q13.5
sialidasa 4
Identificadores
Símbolo NEU4
Gen NCBI 129807
HGNC 21328
OMIM 608527
RefSeq NM_080741
UniProt Q8WWR8
Otros datos
Lugar Chr. 2 q37.3

Estructura

La neuraminidasa de la influenza es una proyección en forma de hongo en la superficie del virus de la influenza. Tiene una cabeza que consta de cuatro subunidades coplanares y aproximadamente esféricas, y una región hidrofóbica que está incrustada dentro del interior de la membrana del virus. Comprende una sola cadena polipeptídica que está orientada en la dirección opuesta al antígeno de hemaglutinina. La composición del polipéptido es una cadena única de seis aminoácidos polares conservados, seguidos de aminoácidos variables hidrófilos. Predominan las láminas β como nivel secundario de conformación de proteínas.

La estructura de la trans-sialidasa incluye un dominio catalítico de hélice beta , un dominio similar a lectina N-terminal y un dominio de hebra beta irregular insertado en el dominio catalítico.

La reciente aparición de la influenza humana A ( H1N1 ) H274Y resistente al oseltamivir y zanamivir ha enfatizado la necesidad de sistemas de expresión adecuados para obtener grandes cantidades de neuraminidasa recombinante altamente pura y estable a través de dos dominios de tetramerización artificial separados que facilitan la formación de homotetrámeros de neuraminidasa catalíticamente activos a partir de levadura y Staphylothermus marinus, que permiten la secreción de proteínas marcadas con FLAG y una mayor purificación.

Mecanismo

Mecanismo propuesto de catálisis de la sialidasa 4 del virus de la influenza (vínculo con el mecanismo de la glicosidasa)
Estado de transición propuesto para el mecanismo de sialidasa 7
Estructuras químicas de derivados de Neu5Ac2en 4-sustituidos 8

El mecanismo enzimático de la sialidasa del virus de la influenza ha sido estudiado por Taylor et al., Que se muestra en la Figura 1. El proceso de catálisis enzimática consta de cuatro pasos. El primer paso implica la distorsión del α-sialósido de una conformación de silla 2 C 5 (la forma de menor energía en solución) a una conformación pseudobarra cuando el sialósido se une a la sialidasa. El segundo paso conduce a un intermedio de oxocarbocación, el catión sialosilo. El tercer paso es la formación de Neu5Ac inicialmente como el anómero α, y luego la mutarrotación y liberación como β-Neu5Ac más estable termodinámicamente.

Inhibidores

Los inhibidores de la neuraminidasa son útiles para combatir la infección por influenza : zanamivir , administrado por inhalación; oseltamivir , administrado por vía oral; peramivir administrado por vía parenteral , es decir, mediante inyección intravenosa o intramuscular; y laninamivir, que se encuentra en ensayos clínicos de fase III.

Hay dos proteínas principales en la superficie de las partículas del virus de la influenza. Una es la proteína lectina hemaglutinina con tres sitios de unión al ácido siálico relativamente poco profundos y la otra es la enzima sialidasa con el sitio activo en un bolsillo. Debido al sitio activo relativamente profundo en el que los inhibidores de bajo peso molecular pueden realizar múltiples interacciones favorables y métodos accesibles para diseñar análogos de estado de transición en la hidrólisis de sialósidos, la sialidasa se vuelve un objetivo de fármaco anti-influenza más atractivo que la hemaglutinina. Una vez que estuvieron disponibles las estructuras cristalinas de rayos X de varias sialidasas del virus de la influenza, se aplicó el diseño del inhibidor basado en la estructura para descubrir inhibidores potentes de esta enzima.

Se cree que el derivado del ácido siálico insaturado (ácido N-acetilneuramínico [Neu5ac]) 2-desoxi-2,3-didehidro-DN-acetilneuramínico (Neu5Ac2en), un análogo del estado de transición del catión sialosilo (Figura 2), es el inhibidor más potente plantilla de núcleo. Los derivados de Neu5Ac2en estructuralmente modificados pueden producir inhibidores más eficaces.

Se han sintetizado y probado muchos compuestos basados ​​en Neu5Ac2en para determinar su potencial inhibidor de la sialidasa del virus de la influenza. Por ejemplo: Los derivados de Neu5Ac2en 4-sustituidos (Figura 3), 4-amino-Neu5Ac2en (Compuesto 1), que mostraron una inhibición dos órdenes de magnitud mejor de la sialidasa del virus de la influenza que Neu5Ac2en5 y 4-guanidino-Neu5Ac2en (Compuesto 2), conocido como Zanamivir, que ahora se comercializa para el tratamiento del virus de la influenza como fármaco, han sido diseñados por von Itzstein y colaboradores. Megesh et al., Han informado de una serie de Neu5Ac2en modificado con C9 ligado a amida como inhibidores de NEU1.

Ver también

Referencias

enlaces externos