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 :
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]
Hay dos clases principales de neuraminidasa que escinden los ácidos polisiálicos exo o endo :
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]
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 ]
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]
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]
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]
