Neuraminidasa
| exo-α-sialidasa | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Identificadores | |||||||||
| N.º CE | 3.2.1.18 | ||||||||
| N.º CAS | 9001-67-6 | ||||||||
| Bases de datos | |||||||||
| IntEnz | Vista de IntEnz | ||||||||
| BRENDA | Entrada de BRENDA | ||||||||
| Expasí | Vista de NiceZyme | ||||||||
| BARRIL | Entrada de KEGG | ||||||||
| MetaCiclo | vía metabólica | ||||||||
| PRIAMO | perfil | ||||||||
| Estructuras del PDB | RCSB AP APBE APSUMA | ||||||||
| Ontología genética | AmiGO / QuickGO | ||||||||
| |||||||||
La exo-α-sialidasa ( EC 3.2.1.18, sialidasa, neuraminidasa ; nombre sistemático acetilneuraminil hidrolasa ) es una glicósido hidrolasa que escinde los enlaces glicosídicos de los ácidos neuramínicos :
- Hidrólisis de enlaces glucosídicos α-(2→3), α-(2→6), α-(2→8) de residuos terminales de ácido siálico en oligosacáridos, glucoproteínas, glucolípidos, ácido colomínico y sustratos sintéticos
Las enzimas neuraminidasas son una gran familia que se encuentra en una variedad de organismos. La neuraminidasa más conocida es la neuraminidasa viral , un objetivo farmacológico para la prevención de la propagación de la infección por influenza . La neuraminidasa viral fue la primera neuraminidasa en ser identificada. Fue descubierta en 1957 por Alfred Gottschalk en el Instituto Walter y Eliza Hall en Melbourne . [1] 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. Se encuentran otros homólogos en células de mamíferos, que tienen una variedad de funciones. Se han descrito al menos cuatro homólogos de sialidasa de mamíferos en el genoma humano (ver NEU1 , NEU2 , NEU3 , NEU4 ). Las sialidasas pueden actuar como factores patógenos en infecciones microbianas. [2]
Reacción
Hay dos clases principales de neuraminidasa que escinden los ácidos polisiálicos exo o endo :
- Exohidrólisis de enlaces α-(2→3), α-(2→6), α-(2→8)-glicosídicos de residuos terminales de ácido siálico [3] [4]
- Endohidrólisis de enlaces (2→8)-α-sialosilo en ácidos oligo- o poli(siálicos) [4] (véase EC 3.2.1.129 endo-α-sialidasa).
Función
Las sialidasas, también llamadas neuraminidasas, catalizan la hidrólisis de los residuos terminales de ácido siálico de los viriones recién formados y de los receptores de la célula huésped. [5] Las actividades de la sialidasa incluyen la asistencia en la movilidad de las partículas virales a través del moco del tracto respiratorio y en la elución de la progenie del virión de la célula infectada. [6] [7]
Subtipos
Swiss-Prot enumera 137 tipos de neuraminidasa de varias especies al 18 de octubre de 2006. [8] Se conocen nueve subtipos de neuraminidasa de influenza ; muchos se presentan solo en varias especies de patos y pollos. Los subtipos N1 y N2 se han vinculado positivamente con epidemias en humanos, y se han identificado cepas con 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 (virales), GH33 (organismos celulares), GH58 (virales y bacterianas) y GH83 (virales) son las familias principales que contienen esta enzima. GH58 es la única familia que actúa endo. [9]
La siguiente es una lista de las principales clases de enzimas neuraminidasas: [ cita requerida ]
- Neuraminidasa viral
- Neuraminidasa bacteriana
- Neuraminidasas de mamíferos:
|
|
|
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Estructura
La neuraminidasa de la influenza es una proyección en forma de hongo que se encuentra 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. Está compuesta por 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 hidrofílicos. Las láminas β predominan como el nivel secundario de conformación de la proteína. [ cita requerida ]
La estructura de la trans-sialidasa incluye un dominio de hélice β catalítico, un dominio similar a lectina N -terminal y un dominio de cadena beta irregular insertado en el dominio catalítico. [10]
La reciente aparición de virus de influenza humana A ( H1N1 ) H274Y resistente al oseltamivir y al zanamivir ha puesto de relieve 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 artificiales 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. [11]
Mecanismo
El mecanismo enzimático de la sialidasa del virus de la gripe ha sido estudiado por Taylor et al., y se muestra en la Figura 1. El proceso de catálisis enzimática tiene 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 de pseudobarco cuando el sialósido se une a la sialidasa. El segundo paso conduce a un intermediario oxocarbocatión, el catión sialosil. El tercer paso es la formación de Neu5Ac inicialmente como el anómero α, y luego la mutarrotación y liberación como el β-Neu5Ac más estable termodinámicamente. [12]
Inhibidores
Los inhibidores de la neuraminidasa son útiles para combatir la infección de influenza: zanamivir , administrado por inhalación; oseltamivir , administrado por vía oral; peramivir administrado por vía parenteral , es decir a través de una inyección intravenosa o intramuscular; y laninamivir , que se encuentra en ensayos clínicos de fase III. [ cita requerida ]
En la superficie de las partículas del virus de la gripe hay dos proteínas principales: la lectina hemaglutinina, con tres sitios de unión al ácido siálico relativamente poco profundos, y la otra es la enzima sialidasa, cuyo sitio activo se encuentra en un bolsillo. Debido al sitio activo relativamente profundo en el que los inhibidores de bajo peso molecular pueden generar múltiples interacciones favorables y a los métodos accesibles para diseñar análogos de estado de transición en la hidrólisis de sialósidos, la sialidasa se convierte en un objetivo farmacológico antigripal más atractivo que la hemaglutinina. [13] Después de que se dispusiera de las estructuras cristalinas de rayos X de varias sialidasas del virus de la gripe, se aplicó el diseño de inhibidores basado en la estructura para descubrir inhibidores potentes de esta enzima. [14]
Se cree que el derivado del ácido siálico insaturado ( ácido N -acetilneuramínico [Neu5ac]), el ácido 2-desoxi-2, 3-didehidro- D - N -acetilneuramínico (Neu5Ac2en), un análogo del estado de transición del catión sialosil (Figura 2), es el núcleo inhibidor más potente. Los derivados de Neu5Ac2en modificados estructuralmente pueden dar lugar a inhibidores más eficaces. [15]
Se han sintetizado y probado muchos compuestos basados en Neu5Ac2en para determinar su potencial inhibidor de la sialidasa del virus de la gripe. Por ejemplo: los derivados de Neu5Ac2en 4-sustituidos (Figura 3), 4-amino-Neu5Ac2en (Compuesto 1), que mostraron una inhibición de la sialidasa del virus de la gripe dos órdenes de magnitud mejor que Neu5Ac2en5 y 4-guanidino-Neu5Ac2en (Compuesto 2), conocido como Zanamivir, que ahora se comercializa para el tratamiento del virus de la gripe como medicamento, han sido diseñados por von Itzstein y colaboradores. [16] Megesh y colegas han informado sobre una serie de Neu5Ac2en modificados con C9 unidos a amida como inhibidores de NEU1. [17]
Véase también
Referencias
- ^ "Historia de WEHI: descubrimiento de la neuraminidasa en 1957, molécula clave en la gripe". WEHI . Consultado el 8 de noviembre de 2023 .
- ^ 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. Vol. 40. págs. 131–234. doi :10.1016/S0065-2318(08)60109-2. ISBN 978-0-12-007240-8. Número de identificación personal 6762816.
- ^ ab Cabezas JA (agosto de 1991). "Algunas preguntas y sugerencias sobre las referencias tipo de la nomenclatura oficial (IUB) para sialidasa(s) y endosialidasa". The Biochemical Journal . 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 gripe: descubrimiento y desarrollo de inhibidores de la sialidasa". Nature Reviews. Drug Discovery . 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 la neuraminidasa". Virology . 61 (2): 397–410. doi :10.1016/0042-6822(74)90276-1. PMID 4472498.
- ^ Liu C, Eichelberger MC, Compans RW, Air GM (febrero de 1995). "La neuraminidasa del virus de la influenza tipo A no desempeña un papel en la entrada, replicación, ensamblaje o gemación viral". Journal of Virology . 69 (2): 1099–106. doi :10.1128/JVI.69.2.1099-1106.1995. PMC 188682 . PMID 7815489.
- ^ Buscar en la base de conocimientos de UniProt (Swiss-Prot y TrEMBL) por: neuraminidasa [ enlace muerto permanente ]
- ^ "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 alfa2-->3Gal". Structure . 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 la neuraminidasa soluble y estable de la influenza". PLOS ONE . 6 (2): e16284. Bibcode :2011PLoSO...616284S. doi : 10.1371/journal.pone.0016284 . PMC 3034727 . PMID 21326879.
- ^ Taylor NR, von Itzstein M (marzo de 1994). "Estudios de modelado molecular sobre la unión del ligando a la sialidasa del virus de la gripe y el mecanismo de catálisis". Journal of Medicinal Chemistry . 37 (5): 616–24. doi :10.1021/jm00031a011. PMID 8126701.
- ^ Drickamer K, Taylor MP (2006). Introducción a la glicobiología . Oxford [Oxfordshire]: Oxford University Press. págs. 177-178. ISBN 0-19-928278-1.
- ^ Dyason JC, Itzstein Mv (2001). "Diseño de fármacos contra el virus de la gripe: inhibidores de la sialidasa". Revista australiana de química . 54 (11): 663–670. doi :10.1071/CH01173.
- ^ Fgedi P (2006). La química orgánica de los azúcares . Washington, DC: Taylor & Francis. pp. 822–823. ISBN 0-8247-5355-0.
- ^ von Itzstein M, Wu WY, Jin B (junio de 1994). "La síntesis del ácido 2,3-didehidro-2,4-didesoxi-4-guanidinil -N -acetilneuramínico: un potente inhibidor de la sialidasa del virus de la gripe". Investigación sobre carbohidratos . 259 (2): 301–5. doi :10.1016/0008-6215(94)84065-2. PMID 8050102.
- ^ 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)". Bioorganic & Medicinal Chemistry Letters . 18 (2): 532–7. doi :10.1016/j.bmcl.2007.11.084. PMID 18068975.
Enlaces externos
- Neuraminidasa en los encabezados de materias médicas (MeSH) de la Biblioteca Nacional de Medicina de EE. UU.
- Ortomixovirus, Robert B. Couch, UTMB. El artículo incluye un buen y claro esquema de una neuraminidasa en un virus de la gripe.
