نيورامينيداز

إنزيم إكسو-ألفا-سياليداز ( EC 3.2.1.18 ، سياليداز، نيورامينيداز ؛ الاسم النظامي أسيتيل نيورامينيل هيدرولاز ) هو هيدرولاز جليكوسيد يقوم بكسر الروابط الجليكوسيدية لأحماض النيورامينيك :

تحلل الروابط الجليكوسيدية α-(2→3)-، α-(2→6)-، α-(2→8)- لبقايا حمض السياليك الطرفية في السكريات قليلة الوحدات، والبروتينات السكرية، والدهون السكرية، وحمض الكولومينيك، والركائز الاصطناعية

إنزيمات النيورامينيداز عائلة كبيرة توجد في مجموعة متنوعة من الكائنات الحية. أشهرها هو النيورامينيداز الفيروسي ، وهو هدف دوائي للوقاية من انتشار عدوى الإنفلونزا . كان النيورامينيداز الفيروسي أول نيورامينيداز يتم التعرف عليه، وقد اكتشفه ألفريد جوتشالك عام 1957 في معهد والتر وإليزا هول في ملبورن . ^{[ 1 ]} تُستخدم النيورامينيدازات الفيروسية بشكل متكرر كمحددات مستضدية موجودة على سطح فيروس الإنفلونزا. بعض متغيرات نيورامينيداز الإنفلونزا تزيد من ضراوة الفيروس مقارنةً بغيرها. توجد نظائر أخرى في خلايا الثدييات، ولها وظائف متنوعة. تم وصف أربعة نظائر على الأقل من سياليداز الثدييات في الجينوم البشري (انظر NEU1 ، NEU2 ، NEU3 ، NEU4 ). قد تعمل السياليدازات كعوامل ممرضة في العدوى الميكروبية. ^{[ 2 ]}

هناك فئتان رئيسيتان من إنزيمات النيورامينيداز التي تقوم بفصل الأحماض متعددة السياليك الخارجية أو الداخلية :

• التحلل المائي الخارجي للروابط الجليكوسيدية α-(2→3)-، α-(2→6)-، α-(2→8)- لبقايا حمض السياليك الطرفية ^{[ 3 ] [ 4 ]}
• التحلل المائي الداخلي للروابط (2→8)-α-sialosyl في الأحماض قليلة أو متعددة (السياليك) ^{[ 4 ]} (انظر EC 3.2.1.129 endo-α-sialidase.)

تحفز إنزيمات السياليداز، التي تُسمى أيضًا إنزيمات النيورامينيداز، عملية التحلل المائي لبقايا حمض السياليك الطرفية من الفيروسات المتكونة حديثًا ومن مستقبلات الخلية المضيفة. ^{[ 5 ]} تشمل أنشطة السياليداز المساعدة في حركة جزيئات الفيروس عبر مخاط الجهاز التنفسي وفي إطلاق ذرية الفيروس من الخلية المصابة. ^{[ 6 ] [ 7 ]}

يُدرج دليل Swiss-Prot 137 نوعًا من إنزيم النيورامينيداز من أنواع مختلفة اعتبارًا من 18 أكتوبر 2006. ^{[ 8 ]} ويُعرف تسعة أنواع فرعية من إنزيم نيورامينيداز الإنفلونزا ؛ يوجد العديد منها فقط في أنواع مختلفة من البط والدجاج. وقد رُبط النوعان الفرعيان N1 وN2 بشكل إيجابي بأوبئة لدى البشر، كما تم تحديد سلالات تحمل النوعين الفرعيين N3 أو N7 في عدد من حالات الوفاة المعزولة.

يُعرّف CAZy ما مجموعه 85 عائلة من هيدرولازات الغليكوزيل ، ومن بينها العائلات الرئيسية التي تحتوي على هذا الإنزيم: GH34 (فيروسي)، و GH33 (كائنات خلوية)، و GH58 (فيروسي وبكتيري)، و GH83 (فيروسي). وتُعدّ GH58 العائلة الوحيدة ذات التأثير الداخلي. ^{[ 9 ]}

فيما يلي قائمة بالفئات الرئيسية لإنزيمات النيورامينيداز:

• نيورامينيداز الفيروسي
• نيورامينيداز بكتيري
• نيورامينيداز الثدييات:

إن إنزيم نيورامينيداز الإنفلونزا عبارة عن نتوء على شكل فطر على سطح فيروس الإنفلونزا. يتكون رأسه من أربع وحدات فرعية مستوية تقريبًا وكروية الشكل، ومنطقة كارهة للماء مغمورة داخل غشاء الفيروس. يتألف من سلسلة ببتيدية واحدة موجهة في الاتجاه المعاكس لمستضد الهيماغلوتينين . يتكون تركيب الببتيد من سلسلة واحدة من ستة أحماض أمينية قطبية محفوظة، تليها أحماض أمينية محبة للماء ومتغيرة. تسود الصفائح بيتا كمستوى ثانوي لتكوين البروتين.

يتضمن تركيب إنزيم ترانس-سياليداز نطاقًا محفزًا على شكل مروحة بيتا ، ونطاقًا طرفيًا N يشبه الليكتين ، ونطاقًا غير منتظم على شكل خيوط بيتا مُدرجًا في النطاق المحفز. ^{[ 10 ]}

أكد ظهور سلالات فيروس الإنفلونزا البشرية A( H1N1 ) H274Y المقاومة للأوسيلتاميفير والزاناميفير مؤخرًا على الحاجة إلى أنظمة تعبير مناسبة للحصول على كميات كبيرة من إنزيم النيورامينيداز المؤتلف عالي النقاء والمستقر، وذلك من خلال نطاقين اصطناعيين منفصلين لتكوين رباعي الوحدات، مما يسهل تكوين متجانسات رباعية الوحدات من إنزيم النيورامينيداز النشطة تحفيزيًا من الخميرة وبكتيريا Staphylothermus marinus ، الأمر الذي يسمح بإفراز البروتينات الموسومة بعلامة FLAG ومزيد من التنقية. ^{[ 11 ]}

الآلية المقترحة لتحفيز سياليداز 4 لفيروس الإنفلونزا (رابط لآلية الجليكوسيداز)

الحالة الانتقالية المقترحة لآلية السياليداز 7

التركيبات الكيميائية لمشتقات Neu5Ac2en المستبدلة في الموضع 4 8

درس تايلور وزملاؤه الآلية الإنزيمية لسيالداز فيروس الإنفلونزا، كما هو موضح في الشكل 1. تتألف عملية التحفيز الإنزيمي من أربع خطوات. تتضمن الخطوة الأولى تشوه جزيء ألفا-سيالوسيد من شكل الكرسي ^2C5 (الشكل الأقل طاقة في المحلول) إلى شكل القارب الزائف عند ارتباط السيالوسيد بالسيالداز. تؤدي الخطوة الثانية إلى تكوين وسيط أوكسوكاربوكاتيون، وهو كاتيون السيالوزيل. أما الخطوة الثالثة فهي تكوين حمض نيورامينيك - ₅ -أسيتيل (Neu5Ac) مبدئيًا على هيئة ألفا-أنومير، ثم حدوث تحول تلقائي في الدوران الكهربائي وإطلاقه على هيئة بيتا-Neu5Ac الأكثر استقرارًا من الناحية الديناميكية الحرارية. ^{[ 12 ]}

تُعد مثبطات النيورامينيداز مفيدة في مكافحة عدوى الإنفلونزا: زاناميفير ، الذي يُعطى عن طريق الاستنشاق؛ أوسيلتاميفير ، الذي يُعطى عن طريق الفم؛ بيراميفير الذي يُعطى عن طريق الحقن ، أي عن طريق الحقن الوريدي أو العضلي؛ ولانيناميفير الذي يخضع للمرحلة الثالثة من التجارب السريرية.

يوجد بروتينان رئيسيان على سطح جزيئات فيروس الإنفلونزا. الأول هو بروتين الهيماغلوتينين، وهو بروتين ليكتيني يحتوي على ثلاثة مواقع ارتباط بحمض السياليك سطحية نسبيًا، والآخر هو إنزيم السياليداز الذي يقع موقعه النشط في جيب. نظرًا لعمق الموقع النشط نسبيًا، والذي يسمح للمثبطات ذات الوزن الجزيئي المنخفض بتكوين تفاعلات متعددة مفيدة، بالإضافة إلى سهولة تصميم نظائر الحالة الانتقالية في عملية تحلل السيالوسيدات، يُعد السياليداز هدفًا دوائيًا أكثر جاذبية لمضادات الإنفلونزا من الهيماغلوتينين. ^{[ 13 ]} بعد توفر هياكل البلورات بالأشعة السينية لعدة أنواع من سياليداز فيروس الإنفلونزا، طُبِّق تصميم المثبطات القائم على البنية لاكتشاف مثبطات فعالة لهذا الإنزيم. ^{[ 14 ]}

يُعتقد أن مشتق حمض السياليك غير المشبع ( حمض N- أسيتيل نيورامينيك [Neu5ac])، وهو 2-ديوكسي-2،3-ديهيدرو- D - N- أسيتيل نيورامينيك (Neu5Ac2en)، نظير حالة الانتقال لأيون السيالوزيل (الشكل 2)، هو القالب الأساسي الأكثر فعالية للمثبطات. وقد تُنتج مشتقات Neu5Ac2en المُعدلة بنيويًا مثبطات أكثر فعالية. ^{[ 15 ]}

تم تصنيع العديد من المركبات القائمة على Neu5Ac2en واختبارها لتقييم قدرتها على تثبيط إنزيم سيالداز فيروس الإنفلونزا. على سبيل المثال: قام فون إيتزستين وزملاؤه بتصميم مشتقات Neu5Ac2en المستبدلة في الموضع 4 (الشكل 3)، وهما 4-أمينو-Neu5Ac2en (المركب 1)، الذي أظهر تثبيطًا لإنزيم سيالداز فيروس الإنفلونزا أفضل بمرتبتين من حيث الحجم مقارنةً بـ Neu5Ac2en5، و4-غوانيدينو-Neu5Ac2en (المركب 2)، المعروف باسم زاناميفير، والذي يُسوّق حاليًا كدواء لعلاج فيروس الإنفلونزا. ^{[ 16 ]} كما أبلغ ميغيش وزملاؤه عن سلسلة من مركبات Neu5Ac2en المعدلة في الموضع C9 والمرتبطة برابطة أميدية كمثبطات لـ NEU1. ^{[ 17 ]}

• عائلة هيدرولازات الجليكوسيد 33
• مثبطات النيورامينيداز
• الهيماغلوتينين (الإنفلونزا)

• النيورامينيداز في رؤوس الموضوعات الطبية (MeSH) التابعة للمكتبة الوطنية الأمريكية للطب
• فيروسات الأورثوميكسو ، روبرت ب. كوتش، جامعة تكساس الطبية في جالفستون. تتضمن المقالة رسمًا تخطيطيًا واضحًا وجيدًا لإنزيم النيورامينيداز على فيروس الإنفلونزا.