Neuraminidase

A neuraminidase ou exo-α-sialidase (EC 3. 2. 1. 18, sialidase; nome sistemático acetilneuraminil hidrolase) é unha glicósido hidrolase que corta os enlaces glicosídicos dos ácidos neuramínicos: Hidrólise dos enlaces glicosídicos α-(2→3), α-(2→6), α-(2→8) dos residuos de ácido siálico terminal en oligosacáridos, glicoproteínas, glicolípidos, ácido colomínico e substratos sintéticos
Os encimas neuraminidases son unha gran familia, e atópanse en moitos organismos. A neuraminidase mellor coñecida é a neuraminidase viral, unha diana de fármacos para a prevención do espallamento da gripe. A neuraminidase viral foi a primeira neuraminidase que se identificou. Descubriuna en 1957 Alfred Gottschalk no Walter and Eliza Hall Institute de Melbourne. As neuraminidases virais son usadas frecuentemente como determinantes antixénicos atopados na superficie do virus da gripe. Algunhas variantes da neuraminidase da gripe danlle maior virulencia ao virus que outras. Outros homólogos atópanse en células de mamíferos, as cales teñen varias funcións. Describíronse polo menos catro homólogos de sialidases de mamíferos no xenoma humano (ver NEU1, NEU2, NEU3, NEU4). As sialidases poden actuar como factores patoxénicos en infeccións microbianas. Reacción
Hai dúas grandes clases de neuraminidases que clivan ácidos exo ou endo polisiálicos. Poden catalizar dous tipos de reaccións: A exo-hidrólise de enlaces glicosídicos α-(2→3), α-(2→6), α-(2→8) de residuos de ácidos siálicos terminais
A endo-hidrólise de enlaces (2→8)-α-sialosil de ácidos oligo- ou poli(siálicos) (ver EC 3. 2. 1. 129 endo-α-sialidase. ) Función
As sialidases, tamén chamadas neuraminidases, catalzan a hidrólise de residuos de ácido siálico terminais da superficie dos virións acabados de formar e dos receptores da superficie da célula hóspede. As actividades das sialidases comprenden a axuda á mobilidade das partículas do virus polo moco do tracto respiratorio e a saída da proxenie do virión desde as células infectadas. Subtipos
Swiss-Prot recompilara unha lista de 137 tipos de neuraminidase de varias especies o 18 de outubro de 2006. Coñécense nove subtipos de neuraminidase do virus da gripe; moitos dos subtipos só aparecen en varias especies de parrulos e polos. Os subtipos N1 e N2 foron aociados positivamente con epidemias en humanos, e identificáronse cepas cos subtipos N3 ou N7 en varios casos illados de mortes. [Cómpre referencia]
CAZy define un total de 85 familias de glicosil hidrolases, das cales a GH34 (viral), a GH33 (organismos celulares), a GH58 (viral e bacteriana) e a GH83 (viral) son as familias principais que conteñen este encima. A GH58 é a única familia con actividade endo.
Velaquí unha lista das principais clases de encimas neuraminidases segundo o organismo do que proceden: Neuraminidase viral
Neuraminidase bacteriana
Neuraminidases de mamíferos: Estrutura
A neuraminidase do virus da gripe preséntase como unha proxección con forma de fungo desde a superificie do virus. Ten unha cabeza que consiste en catro subunidades coplanares e aproximadamente esféricas e unha rexión hidrófoba que está incrustada no interior da membrana da envoltura viral. Comprende unha soa cadea polipeptídica que está orientada en dirección oposta á do antíxeno hemaglutinina. A composición do polipéptido é unha soa cadea de 470 aminoácidos e contén seis aminoácidos polares conservados, seguidos de aminoácidos hidrófilos variables. As follas β predominan na estrutura tridimensional da proteína. Consta dos seguintes dominios: citoplásmico, transmembrana, "cabeza" e "talo", que conecta a cabeza co dominio transmembrana.
A estrutura de trans-sialidase inclúe un dominio catlítico de tipo propulsor β, un dominio similar á lectina N-terminal e un dominio de cadea beta irregular no dominio catalítico.
A recente aparición da cepa H274Y da gripe A humana (normalmente H1N1) resistente aos medicamentos inhibidores oseltamivir e zanamivir salientou a necesidade de dispoñermos de sistemas de expresión axeitados para obter grandes cantidades de neuraminidase recombinante de alta pureza e estable por medio de dous distintos dominios de tetramerización artificial que facilitan a formación de homotetrámeros de neuraminidase cataliticamente activa de lévedo e da arquea Staphylothermus marinus, que permitan a secreción de proteínas etiquetadas con FLAG e a súa maior purificación. Mecanismo
O mecanismo encimático da sialidase do virus da gripe foi estudado por Taylor et al. , mostrado na Figura 1. O proceso de catálise encimática ten catro etapas. O primeiro paso implica a distorsión do α-sialósido desde unha conformación en cadeira 2C5 (a forma de menor enerxía en solución) a unha conformación pseudonave cando o sialósido se une á sialidase. O segundo paso orixina un intermediario oxocarbocatión, o catión sialosil. O terceiro paso é a formación de Neu5Ac inicialmente como o anómero α, e despois a mutarrotación e liberación de β-Neu5Ac máis estable termodinamicamente. Inhibidores
Os inhibidores da neuaminidase son útiles para combater a infección da gripe; entre eles están: o zanamivir, administrado por inhalación; o oseltamivir, administrado por via oral; o peramivir, administrado por inxección por vía parenteral, e o laninamivir, que está en ensaios clínicos en fase III. [Cómpre referencia]
Na superficie do virus da gripe hai dúas proteínas importantes. Unha é a proteína lectina haemaglutinina con tres sitios de unión ao ácido siálico relativamente pouco profundos, e a outra é o encima sialidase (neuraminidase) co seu sitio activo nun peto da molécula. Debido ao sitio activo relativamente profundo no cal os inhibidores de baixo peso molecular poden establecer múltiples interaccións favorables e os métodos accesibles de deseñar análogos de estados de transición na hidrólise de sialósidos, a sialidase converteuse nunha diana máis atractiva para os fármacos antigripe que a haemaglutinina. Unha vez que se dispuxo das estruturas cristalinas de varias sialidases do virus da gripe, o inhibidor baseado na estrutura foi aplicado para descubrir potentes inhibidores deste encima.
O derivado do ácido siálico insaturado (ácido N-acetilneuramínico [Neu5ac]) chamado ácido 2-desoxi-2, 3-didehidro-D-N-acetilneuramínico (Neu5Ac2en), un análogo do estado de transición do catión sialosil (Figura 2), crese que é o inhibidor do molde central máis potente. Os derivados modificados estruturalmente Neu5Ac2en poden orixinar inhibidores máis efectivos.
Sintetizáronse e testáronse moitos compostos baseados en Neu5Ac2en polo seu potencial inhibitorio da sialidase do virus da gripe. Por exemplo: von Itzstein e colaboradores deseñaron os derivados de Neu5Ac2en 4-substituídos (Figura 3), 4-amino-Neu5Ac2en (Composto 1), que mostrou unha inhibición mellor en dúas ordes de magnitude da sialidase do virus da gripe que a do Neu5Ac2en5, e o 4-guanidino-Neu5Ac2en (Composto 2), coñecido como Zanamivir, que é agora comercializado como medicina para o tratamento da gripe. Megesh e colegas informaron dunha serie de Neu5Ac2en ligados a amida modificados en C9 como inhibidores de NEU1.