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 virulenciaal virus que otros. 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. [1]
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 [2] [3]
- Endo hidrólisis de enlaces (2 → 8) -α-sialosil en ácidos oligo- o poli (siálicos) [3]
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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. [4] Las actividades de la sialidasa incluyen 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. [5] [6]
Subtipos
Swiss-Prot enumera 137 tipos de neuraminidasa de varias especies al 18 de octubre de 2006. [7] Se conocen nueve subtipos de neuraminidasa de influenza; muchos ocurren solo en varias especies de patos y pollos. 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. [ cita requerida ]
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 principales familias que contienen esta enzima. GH58 es la única familia de acción endo. [8]
La siguiente es una lista de las principales clases de enzimas neuraminidasa:
- Neuraminidasa viral
- Neuraminidasa bacteriana
- Neuraminidasas de mamíferos:
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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 coplanarias y aproximadamente esféricas, y una región hidrófoba que está incrustada dentro del interior de la membrana del virus. Comprende una única 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 proteica.
La estructura de la trans-sialidasa incluye un dominio catalítico de hélice beta , un dominio similar a lectina N-terminal y un dominio de cadena beta irregular insertado en el dominio catalítico. [9]
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. [10]
Mecanismo
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. [11]
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. [12] Después de que las estructuras cristalinas de rayos X de varias sialidasas del virus de la influenza estuvieron disponibles, se aplicó el diseño de inhibidor basado en la estructura para descubrir inhibidores potentes de esta enzima. [13]
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 dar inhibidores más eficaces. [14]
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. [15] Megesh et al. Han informado de una serie de Neu5Ac2en modificado con C9 ligado a amida como inhibidores de NEU1. [dieciséis]
Ver también
- Familia de glucósido hidrolasa 33
- Inhibidores de la neuraminidasa
- Hemaglutinina (influenza)
Referencias
- ^ Rothe B, Rothe B, Roggentin P, Schauer R (abril de 1991). "El gen de la sialidasa de Clostridium septicum: clonación, secuenciación, expresión en Escherichia coli e identificación de secuencias conservadas en sialidasas y otras proteínas". Genética molecular y general . 226 (1–2): 190–7. doi : 10.1007 / BF00273603 . PMID 2034213 . S2CID 21308462 .
- ^ Schauer R (1982). "Química, metabolismo y funciones biológicas de los ácidos siálicos". Avances en química y bioquímica de carbohidratos Volumen 40 . Avances en química y bioquímica de carbohidratos. 40 . págs. 131-234. doi : 10.1016 / S0065-2318 (08) 60109-2 . ISBN 978-0-12-007240-8. PMID 6762816 .
- ^ a b Cabezas JA (agosto de 1991). "Algunas preguntas y sugerencias sobre el tipo de referencias de la nomenclatura oficial (IUB) para sialidasa (s) y endosialidasa" . La revista bioquímica . 278 (Pt 1) (Pt 1): 311–2. doi : 10.1042 / bj2780311 . PMC 1151486 . PMID 1883340 .
- ^ von Itzstein M (diciembre de 2007). "La guerra contra la influenza: descubrimiento y desarrollo de inhibidores de la sialidasa" . Reseñas de la naturaleza. Descubrimiento de drogas . 6 (12): 967–74. doi : 10.1038 / nrd2400 . PMID 18049471 . S2CID 36867756 .
- ^ Palese P, Tobita K, Ueda M, Compans RW (octubre de 1974). "Caracterización de mutantes del virus de la influenza sensibles a la temperatura defectuosos en neuraminidasa". Virología . 61 (2): 397–410. doi : 10.1016 / 0042-6822 (74) 90276-1 . PMID 4472498 .
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- ^ Busque en la base de conocimientos de UniProt (Swiss-Prot y TrEMBL) para: neuraminidasa
- ^ "Búsqueda CAZy: actividad: neuraminidasa" . www.cazy.org . Consultado el 28 de abril de 2019 .
- ^ Luo Y, Li SC, Chou MY, Li YT, Luo M (abril de 1998). "La estructura cristalina de una trans-sialidasa intramolecular con una especificidad NeuAc alpha2 -> 3Gal" . Estructura . 6 (4): 521-30. doi : 10.1016 / S0969-2126 (98) 00053-7 . PMID 9562562 .
- ^ Schmidt PM, Attwood RM, Mohr PG, Barrett SA, McKimm-Breschkin JL (febrero de 2011). "Un sistema genérico para la expresión y purificación de neuraminidasa de influenza soluble y estable" . PLOS ONE . 6 (2): e16284. Código bibliográfico : 2011PLoSO ... 616284S . doi : 10.1371 / journal.pone.0016284 . PMC 3034727 . PMID 21326879 .
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- ^ Drickamer K, Taylor MP (2006). Introducción a la glicobiología . Oxford [Oxfordshire]: Oxford University Press. pp. 177 -178. ISBN 0-19-928278-1.
- ^ Dyason JC, Itzstein Mv (2001). "Diseño de fármacos contra el virus de la influenza: inhibidores de la sialidasa". Revista australiana de química . 54 (11): 663–670. doi : 10.1071 / CH01173 .
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- ^ Magesh S, Moriya S, Suzuki T, Miyagi T, Ishida H, Kiso M (enero de 2008). "Diseño, síntesis y evaluación biológica de inhibidores de la sialidasa humana. Parte 1: inhibidores selectivos de la sialidasa lisosomal (NEU1)". Cartas de Química Bioorgánica y Medicinal . 18 (2): 532–7. doi : 10.1016 / j.bmcl.2007.11.084 . PMID 18068975 .
enlaces externos
- Neuraminidasa en los encabezados de temas médicos (MeSH) de la Biblioteca Nacional de Medicina de EE. UU .
- Ortomixovirus , Robert B. Couch, UTMB. El artículo incluye un buen dibujo de una neuraminidasa en un virus de la influenza.