Neuraminidaasi ( EC 3.2.1.18 ) on glykosyylihydrolaaseihin kuuluva entsyymi . Nimikkeistön nimi on ekso-α-sialidaasi. Myös yleisesti käytetyt nimet: α-neuraminidaasi, N-asyylineuraminidaattiglykohydrolaasi, sialidaasi. Katalysoidut reaktiot: oligosakkarideissa , glykoproteiineissa , glykolipideissä ja synteettisissä yhdisteissä olevien terminaalisten siaalihappotähteiden α-2→3-, α-2→6-, α-2→8-ketosidisten sidosten hydrolyysi .
|
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Neuraminidaasi on laajalti levinnyt luonnossa, se on osa joidenkin virusten kuoria . Löytyy useista patogeenisistä mikro-organismeista (se löydettiin ensin kaasukuoliopatogeenien viljelmästä Clostridium perfringens ), sekä selkärankaisista ja selkärangattomista . Neuraminidaasia ei löytynyt kasveista.
Entsyymi on tiukasti spesifinen ketosidisidoksen konfiguraation suhteen ja suhteellisen spesifinen tämän sidoksen aseman suhteen molekyylissä. Laboratoriokäytännössä yleisesti käytetty Vibrio cholerae ja kaasugangreenineuraminidaasi voivat katkaista α-2→3- ja α-2→6-ketosidisia sidoksia. Viruksen neuraminidaaseilla on taipumus olla tiukempi spesifisyys a-ketosidisidoksen asemalle. Entsyymi ei vaadi kofaktoreita , mutta Ca 2+ -ionit aktivoivat osan neuraminidaasista .
Tähän mennessä entsyymit, joilla on sialidaasiaktiivisuutta, ovat osa kolmea glykosyylihydrolaasien perhettä : GH33, GH34, GH83. [1] Kaikille kolmelle perheelle on ominaista 6-lapaisen β-potkurin rakenne. GH33-perheeseen kuuluvat entsyymit, joita löytyy bakteereista, erilaisista eukaryooteista ja viruksista. Niille on myös tunnusomaista transsialidaasiaktiivisuus EC 2.4.1.- . [2] Virusperäiset molekyylit kuuluvat GH34-perheeseen. [3] GH83-perhe sisältää viruksen hemagglutiniini-neuraminidaasin. [neljä]
Se on yksi influenssaviruksen kahdesta pääasiallisesta pinta - antigeenistä . Viruksen alatyypin nimeämisessä käytetään merkintää neuraminidaasin tyypistä: esimerkiksi H5 N1 (kirjain H tarkoittaa " hemagglutiniinia ").
Entsymaattisen aktiivisuuden olemassaolon influenssaviruksen virionin pinnalla havaitsi amerikkalainen virologi George Keble Hirst (03/02/1909-01/22/1994 ) vuonna 1942 . Hän inkuboi punasoluja viruksen kanssa tarkkaillen hemagglutinaatioreaktiota ja totesi, että agglutinaatio ei ollut stabiili [5] .
Kuten nykyään tiedetään, yksi influenssavirionin pinnan glykoproteiineista, hemagglutiniini , kiinnittyy polysakkaridiketjuihin sialihappojäämiä sisältävien erytrosyyttien pinnalla. Toinen pinnan glykoproteiini, neuraminidaasi , pilkkoo spesifisesti sialihappo (N-asetyylineuramiini) happojäännöksen punasolukalvon polysakkarideista ja tuhoaa siten virusreseptoreita isäntäsoluissa. Neuraminidaasi katkaisee α-keto-sidoksen terminaalisen N-asetyylineuramiinihapon ja viereisen hiilihydraattijäännöksen, tavallisesti galaktoosin , välillä . Virusentsyymi suosii jonkin verran α-2→3-sidoksia [6] .
Viruksen reseptoreita tuhoavan entsyymin rooli ei ole täysin selvä. Oletetaan, että neuraminidaasin aktiivisuus auttaa viruspartikkeleita tunkeutumaan runsaasti siaalihappoa sisältäviin limakalvoeritteisiin päästäkseen hengitysteiden epiteelin kohdesoluihin [7] . Entsyymin rooli vasta muodostuneiden viruspartikkelien vapautumisen helpottamisessa infektoituneiden solujen pinnalta, jossa ne voivat aggregoitua viruksen hemagglutiniinin ja solukalvolla olevan siaalihapon vuorovaikutuksen seurauksena, on myös kokeellisesti vahvistettu [8] .
Hemagglutiniinin tavoin neuraminidaasi on erittäin tärkeä viruksen pinta-antigeeni. A-tyypin influenssavirukselle on löydetty kaksi antigeenista muunnelmaa. Muutokset antigeenien aminohapposekvenssissä jatkuvat johtuen paineesta valita vasta -aineita immunisoidusta populaatiosta . Geneettisen rekombinaation seurauksena viruksille ilmestyy antigeeninen sekvenssi, joka eroaa merkittävästi (jopa 50 %) kiertävien kantojen sekvenssistä . Tällaisia alatyyppimuutoksia sekä hemagglutiniinissa että neuraminidaasissa tapahtui ihmisen influenssassa vuonna 1957 (kun H1N1-virus muuttui H2N2:ksi), 1968 (H2N2:sta H3N2:ksi) ja 1977 (H3N2:sta H1N1:ksi, vaikka H3N2-virus jatkoi kiertämistä) [9] . Tällaiset mutaatiot ovat vastuussa uusimmista pandemioista . Alatyyppien väliset erot tunnistetaan negatiivisella seerumin ristireaktiivisuudella kuhunkin alatyyppiin. Influenssa tyypin B virus ei osoita tällaista muutosta antigeenispesifisyydessä, vaikka muutoksia tapahtuu myös antigeenien rakenteessa.
Neuraminidaasin vastaiset vasta- aineet vähentävät taudin vakavuutta [10] , mutta eivät paranna infektiota , mikä vastaa neuraminidaasin roolia viruksen elinkaaressa.
Neuraminidaasi on tetrameeri, joka on ankkuroitu viruskalvoon yhdellä 29 aminohapon hydrofobisella sekvenssillä , joka sijaitsee lähellä proteiinin N-päätä. Tuhoutuneesta viruskalvosta vapautuu proteiinia, jonka molekyylipaino on 200 kDa ja joka sisältää 4 identtistä glykosyloitua alayksikköä, jolla on kaikki kalvoon sitoutuneen neuraminidaasin antigeeniset ja entsymaattiset ominaisuudet [11] . Tämä proteiini kiteytettiin ja sen rakennetta tutkittiin UV-diffraktiolla .
Kaavamaisesti neuraminidaasin rakennetta voidaan esittää 6 4-säikeisenä antirinnakkaisina β-kerroksina, jotka on järjestetty potkurin lapoiksi. [12] Kunkin kerroksen keskiketju (ensimmäinen) on yhdensuuntainen potkurin akselin kanssa, kun taas loput sijaitsevat lähes kohtisuorassa sitä vastaan. Ensimmäisen kerroksen uloin ketju on yhdistetty sitä seuraavan kerroksen keskiketjuun. Tämä yhdiste sijaitsee entsyymimolekyylin pinnalla ja sisältää monia antigeenisesti ja entsymaattisesti tärkeitä aminohappoja. [13] [14] [15]
Neljä identtistä alayksikköä on järjestetty säteittäisesti. Entsyymin aktiivinen kohta sijaitsee kunkin alayksikön keskellä. Se on syvä tasku, jota ympäröivät seinät, joiden aminohapposekvenssi on muuttumaton kaikille tunnetuille viruskannoille. Nämä aktiivisen keskuksen aminohapot voidaan jakaa kahteen tyyppiin: jotkut ovat suorassa kosketuksessa substraatin kanssa, kun taas toiset suorittavat vain rakenteen ylläpitämisen. [16]
Kristallografiaa käyttämällä määritettiin proteiiniin kiinnittyneiden ja antennien muotoisten oligosakkaridiketjujen läsnäolo. [9]
Influenssan neuraminidaasin estäjien etsiminen aloitettiin vuonna 1966 [17] . Syynä tähän oli oletus, että tällaisilla aineilla olisi antiviraalista aktiivisuutta.
Ensimmäinen inhibiittori, α-sialihappodieeni ( Neu5Ac2en ), syntetisoitiin vuonna 1969 [18] . Aineen Neu5Ac2en syntetisoitiin lukuisia analogeja 1970-luvulla, tehokkain inhibiittori oli trifluoriasetyylijohdannainen Neu5Ac2en. Tätä ainetta käytettiin tutkimaan neuraminidaasin roolia viruksen elinkaaressa, mutta sen antiviraalista aktiivisuutta ei löydetty. [19]
Neuraminidaasin estäjä on hyvin tunnettu viruslääke Oseltamivir .
| Hydrolaasit ( EC 3): glykosyylihydrolaasit ( EC 3.2.1) | |
|---|---|
| |