神经氨酸酶

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摘要

神经氨酸酶又称唾液酸酶是分布于流感病毒被膜上的一种糖蛋白,它具有抗原性,可以催化唾液酸水解,协助成熟流感病毒脱离宿主细胞感染新的细胞,在流感病毒的生活周期中扮演了重要的角色。在甲型流感病毒中,神经氨酸酶的抗原性会发生变异,这成为划分甲型流感病毒亚型的依据,在目前已知的甲型流感病毒中共有9种不同的神经氨酸酶抗原型。  

结构

分布于流感病毒包膜表面的神经氨酸酶是一个四聚体,由四个结构完全相同的单体亚基组合而成,其中每两个亚基通过一个硫键相互链接,每两对单体即四个单体组成一个聚体。每一个单体由球形的头部和细长的颈部两部分组成,头部是神经氨酸酶的活性部位,颈部则负责将蛋白锚定在病毒包膜表面。四聚体蛋白通过纤细的颈部与包膜连接,形状犹如蘑菇。1983年人们通过X射线衍射实验测定了神经氨酸酶头部的三级结构。实验测定结构显示,神经氨酸酶的活性头部是由六个β片层围绕成的桶状结构,桶状结构的内部是该酶的催化中心。实验显示,在所有亚型甲型流感病毒和乙型流感病毒表面分布的神经氨酸酶之间,一级结构氨基酸序列的同源性并不高,仅有30%的氨基酸残基同源的,但是亚基催化中心的附近的一段10余个残基组成的序列却高度保守。

神经氨酸酶由病毒RNA第六节段编码,在每粒流感病毒表面分布大约100个。  

神经氨酸酶功能

神经氨酸酶四聚体飘带模型神经氨酸酶负责催化唾液酸与糖蛋白之间糖苷键的水解。流感病毒侵染宿主后其表面的血凝素与宿主上皮细胞表面的血凝素受体结合,进入细胞,其基因利用宿主细胞的资源进行复制和表达,最终重新组装成新的流感病毒颗粒,以出芽的形式突出宿主细胞,但是成熟的流感病毒与宿主细胞之间,仍然依靠血凝素分子末端的唾液酸残基与血凝素受体分子表面的糖基团以2-6或2-3糖苷键链接,这使得流感病毒无法立即脱离宿主细胞。神经氨酸酶负责催化水解这一重要的糖苷键,使成熟的病毒颗粒最终脱离宿主细胞,感染新的上皮细胞,造成流感病毒在患者体内的扩散。  

抑制剂

神经氨酸酶是流感治疗药物的作用靶点之一,自从人类了解该酶的作用之后,便开始了针对该酶抑制剂的研究,目前已经有两种神经氨酸酶抑制剂上市,一种进入三期临床研究。

目前在研的神经氨酸酶抑制剂根据结构可以分为唾液酸类似物、苯甲酸衍生物、环己烯衍生物、环戊烷衍生物、吡咯烷衍生物以及天然提取物六大类。这四大类抑制剂均以神经氨酸酶桶状结构中心的保守序列为作用位点。在分子结构上多有一个环状中心结构,构效关系研究显示,环结构的大小和饱和程度对抑制剂活性影响很小,环上取代基构型和电性是决定抑制剂活性的关键性质。

目前已经上市的神经氨酸酶抑制剂有葛兰素史克扎那米韦和罗氏的奥司他韦。  

参见

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