Функционирует при финансовой поддержке Федерального агентства по печати и массовым коммуникациям (Роспечать)

Ингибиторы эндоманнозидазы подавили репликацию вирусов

Трехмерная модель эндо-α-1,2-маннозидазы MANEA с двумя лигандами (GlcIFG и α-1,2-маннобиоза)

Gideon J. Davies et al. / Proceedings of the National Academy of Sciences, 2020

Австралийские и британские ученые разработали ингибиторы фермента MANEA, участвующего в гликозилировании белков, в том числе вирусных. Эти ингибиторы мешают сборке вирусных частиц, что делает их потенциальными противовирусными препаратами. Статья опубликована в Proceedings of the National Academy of Sciences.

В любой клетке экспрессируется огромное количество белков, имеющих самые разнообразные функции — структурную, ферментативную, транспортную и так далее. Удивительно то, что на этом их разнообразие не исчерпывается, ведь в клетках эукариот существует еще завершающий этап биосинтеза большинства, судя по всему, белков — посттрансляционная модификация, то есть химические изменения полностью синтезированной полипептидной цепи, позволяющие, например, по-разному модифицированным белкам иметь разные свойства, несмотря на общую аминокислотную последовательность.

Основной вид посттрансляционной модификации белков — это N-гликозилирование, причем от присоединенного сахарного остатка в значительной степени зависит правильность сворачивания конечного гликопротеина, а, значит и его функциональная активность. Оно начинается в полости эндоплазматического ретикулума с присоединения гликана Glc3Man9GlcNAc2 к остатку аспарагина в белке, после чего постепенно созревает гликопротеин под воздействием различных гликозидаз — ферментов, отщепляющих остаток глюкозы от присоединенного к белку гликана, и маннозидаз — ферментов, отщепляющих от него остаток маннозы.

Гликопротеины с одним гликозильным остатком становятся субстратом для белков кальнексина и кальретикулина, которые, в свою очередь, обеспечивают взаимодействие созревающего белка с шапероном ERp57, помогая гликопротеину приобрести свою нативную структуру. Однако, если сворачивание все же оказалось неправильным, гликозилтрансфераза УГГТ вновь присоединяет гликозильный остаток к гликану белка, и кальнексин-кальретикулиновый цикл повторяется.

Так как оболочки многих вирусов имеют в своем составе гликозилированные белки, для сборки частиц вирусы обычно используют ресурсы клетки-хозяина, а, значит, вирусные гликопротеины проходят тот же путь созревания, зависимый от гликозидаз. На основе их ингибирования уже разработаны методы лечения вирусных инфекций. Есть, однако, загвоздка в том, что существует и «обходной» путь созревания гликопротеинов — за счет эндо-α-1,2-маннозидазы MANEA.

Команде исследователей под руководством Доминика Алонзи (Dominic S. Alonzi), Спенсера Уильямса (Spencer J. Williams) и Гидеона Дэвиса (Gideon J. Davies) из университетов Йорка, Мельбурна и Оксфорда удалось получить кристаллы белка MANEA и, изучив строение его каталитического центра, разработать для него специфические ингибиторы. Дизайн ингибиторов основан на подражании стереохимическим свойствам естественных субстратов маннозидаз, в основном модифицируя ингибиторы других гликозидгидролаз.

Так получили молекулу GlcDMJ из ингибитора маннозидаз деоксиманножиримицина (DMJ) присоединением к нему остатка глюкозы, после чего методом изотермальной титрационной калориметрии вычислили константу диссоциации фермент-субстратного комплекса GlcDMJ-MANEA, равную 1020 ± 36 наномоль. Аналогичным образом получили молекулу GlcIFG из изофагомина и гликозильного остатка с константой диссоциации 19,6 ± 5,6 наномоль и ManIFG из изофагомина и остатка маннозы с константой диссоциации 170 ± 32 наномоль.

Авторы исследовали противовирусный потенциал полученных ингибиторов MANEA на репликации вируса диареи крупного рогатого скота (BVDV). Анализ проводили in vitro на клетках линии MDBK: их заражали BVDV и инкубировали в течение 24 часов с добавлением GlcIFG в различных концентрациях, а также с NAP-DNJ — специфичным ингибитором гликозидаз I/II. Затем собирали питательную среду, в которой находились зараженные клетки, и добавляли ее к новым, здоровым клеткам той же линии и оценивали эффективность репликации по титру вирусов.

Оказалось, что с повышением концентрации GlcIFG (ингибитора, наиболее устойчиво связывающегося с MANEA) ухудшилась репликация BVDV в клетках. Более того, при сочетании GlcIFG и NAP-DNJ количество зараженных клеток оказалось меньше, чем при их инкубации с каждым из этих веществ по отдельности. Авторы связывают этот эффект с одновременной блокадой как гликозидазного, так и маннозидазного путей созревания гликозилированных белков. Они выражают большую надежду на то, что полученные результаты позволят создать новые противовирусные препараты, причем широкого спектра, так как использование клеточной машинерии для посттрансляционной модификации своих белков не специфично для какого-то конкретного вируса.

Терапия при вирусных инфекциях в целом сопряжена со многими сложностями, что связано с самой природой вирусов, «живущих» внутри клеток и использующих ее ресурсы. Поэтому противовирусных препаратов не так много, а их разработкой постоянно занимаются, находя новые ответы порой в неожиданных местах. Например, мы писали о том, что бороться с вирусными инфекциями могут кишечные микробы, метаболизирующие флавоноиды.

Наталия Миранда

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.