Нейраминидаза · Разнообразие нейраминидаз · Нейраминидаза вируса гриппа · Близкие статьи · Литература ·

Открытие

Существование ферментативной активности на поверхности вириона вируса гриппа было открыто Хёрстом в 1942 году. Он инкубировал эритроциты с вирусом, наблюдая за реакцией гемагглютинации, и отметил, что агглютинация не является устойчивой.

Шестилопастной -пропеллер нейраминидазы вируса гриппа.

Биологическая роль

Как известно на сегодняшний день, один из поверхностных гликопротеинов вириона гриппа, гемагглютинин, прикрепляется к полисахаридным цепочкам на поверхности эритроцитов, содержащим остатки сиаловой кислоты. Другой поверхностный гликопротеин, нейраминидаза, специфически отщепляет остаток сиаловой (N-ацетилнейраминовой) кислоты от полисахаридов мембраны эритроцита, тем самым разрушая рецепторы к вирусу на клетках организма-хозяина. Нейраминидаза разрушает -кето-связь между концевой N-ацетилнейраминовой кислотой и соседним углеводным остатком, обычно, галактозой. Вирусный фермент демонстрирует некоторое «предпочтение» -2→3 связям.

Роль фермента, разрушающего рецепторы к вирусу, не ясна до конца. Предполагается, что активность нейраминидазы помогает вирусным частицам проникать через секреты слизистых, богатых сиаловой кислотой, для достижения вирионами клеток-мишеней эпителия дыхательных путей. Также экспериментально подтверждена роль фермента в облегчении высвобождения вновь образованных вирусных частиц с поверхности зараженных клеток, где те могут агрегироваться в результате взаимодействия вирусного гемагглютинина с сиаловой кислотой на мембране клетки.

Антигенная специфичность

Как и гемагглютинин, нейраминидаза — очень важный поверхностный антиген вируса. Для вируса гриппа типа А найдено две антигенные вариации. Изменения в аминокислотной последовательности антигенов идут постоянно из-за давления отбора антител иммунизированной популяции. В результате генетической рекомбинации появляются вирусы с антигенной последовательностью, значительно (до 50 %) отличающейся от таковой у циркулирующих штаммов. Такие изменения в подтипах как по гемагглютинину, так и нейраминидазе произошли у человеческого гриппа в 1957 году (когда вирус H1N1 перешел в H2N2), в 1968 (H2N2 в H3N2) и в 1977 (H3N2 в H1N1, не смотря на то, что вирус H3N2 продолжил циркулировать). Подобные мутации ответственны за большая часть пандемий, прошедших в последнее время. Различия между подтипами выявляются по отрицательной перекрестной реакции на сыворотку к каждому из них. Вирус гриппа типа B не выявляет подобной смены антигенной специфичности, не смотря на то, что изменения в строении антигенов также происходят.

Антитела к нейраминидазе снижают тяжесть заболевания , но не приводят к излечению от инфекции, что согласуется с ролью нейраминидазы в жизненном цикле вируса.

Структура

Нейраминидаза — это тетрамер, заякоренный в вирусной мембране с помощью одной гидрофобной последовательности из 29 аминокислот, расположенной возле N-конца белка. Из разрушенной вирусной мембраны выделяется белок с молекулярной массой 200 кДа, содержащий 4 идентичные гликозилированные субъединицы, который обладает всеми антигенными и ферментативными свойствами мембрансвязанной нейраминидазы. Этот белок был кристаллизован и его структура изучена с помощью УФ-дифракции.

Схематично структуру нейраминидазы можно представить как 6 4-цепочечных антипараллельных -слоя, расположенных как лопасти пропеллера. Центральная (первая) цепь каждого слоя параллельна оси пропеллера, остальные же располагаются практически перпендикулярно относительно нее. Крайняя цепь первого слоя соединена с центральной цепью слоя, следующего за ним. Это соединение расположено на поверхности молекулы фермента и несет множество антигенно и энзиматически важных аминокислот.

Четыре одинаковых субъединицы расположены радиально. Активный центр фермента расположен по центру каждой из субъединиц. Он представляет собой глубокий карман, окруженный стенками, аминокислотная последовательность которых инвариантна для всех известных штаммов вируса. Эти аминокислоты активного центра можно разделить на 2 типа: одни участвуют в непосредственном контакте с субстратом, другие же выполняют лишь функцию поддержания структуры.

С помощью кристаллографии определено наличие олигосахаридных цепочек, прикрепленных к протеину и имеющих вид антенн.

Ингибиторы нейраминидазы гриппа

Поиск ингибиторов нейраминидазы гриппа начался в 1966 году . Поводом для этого послужило предположение, что подобные вещества будут проявлять противовирусную активность.

Первый ингибитор, диен -сиаловой кислоты (Neu5Ac2en), был синтезирован в 1969 году. Множество аналогов вещества Neu5Ac2en было синтезировано в 70-е годы XX столетия, наиболее сильным ингибитором оказалось трифторацетил-производное Neu5Ac2en. Данное вещество использовалось для изучения роли нейраминидазы в жизненном цикле вируса, но противовирусной его активности найдено не было.