M2 fehérje

M2 fehérje A kép leírása, az alábbiakban szintén kommentálva Az influenza A vírus M2 ioncsatornájának zárt állapotú szerkezete, amelyet NMR- rel készítettünk ( PDB 1NYJ )  Fehérje domén
Pfam PF00599
InterPro IPR002089
SCOP 1mp6
SZUPERCSALÁD 1mp6
TCDB 1.A.19
OPM család 185
OPM fehérje 2kqt

Az M2 fehérje az A influenza mátrixfehérje , amelynek a burok szerves membránfehérje . Ez képezi egy konkrét viroporin a H + protonok . Ez ioncsatorna egy homotetramer M2 proteinek jelennek meg α hélix stabilizált két diszulfid híd , és amely aktív savas pH . A M2 protein az kódolt , együtt M1 fehérje , a hetedik virális RNS- szegmens . Az M2 csatorna protonvezetése elengedhetetlen a vírus replikációjához .

Az influenza B vírus és az influenza C vírus egyenként a BM2, illetve a CM2 nevű fehérjét kódolják , amelyek peptidszekvenciája eltérő, de szerkezete és biológiai funkciója hasonló az M2 fehérjéhez.

Szerkezet

Az M2 protein az influenza A három mező összesen 97  maradványok az aminosavak  : (1) egy domain N -terminális extracelluláris aminosavait tartalmazó n o  1 és 23; (2) egy transzmembrán domént, amely maradékok # 24-46  ; (3) egy domain C -terminális citoplazmatikus aminosavait tartalmazó n o  47 97. A transzmembrán szegmenst, jelöljük TMS , képezi a pórusok az ioncsatorna . A fontos aminosavak az imidazol a hisztidin 37, amely úgy működik, mint egy pH érzékelő, és a indol a triptofán 41, amely úgy működik, mint egy kapu. Ez a terület az egyes megcélzott vírusölő , mint az amantadin , annak származéka ethylated a rimantadine , és valószínűleg annak származéka denaturált az adapromine . Az M2 fehérje citoplazmatikus doménjének első 17 maradéka erősen konzervált amfifil spirált képez .

A maradékot amfifil n o  46-62 a propeller a citoplazmatikus farok szerepet játszik az összeszerelési és bimbózó a vírus. Az influenza vírus az M2 fehérje amfifil hélixeit felhasználva változtatja meg a membrán görbületét a virion bimbóinak tövében lévő méhnyakban lévő koleszterinmolekulák segítségével . Maradékai n o  70-77 a citoplazmatikus farok fontosak a kötődés az M1 fehérje és a fertőzőképesség (en) vírusrészecskéket termelt. Ez a régió tartalmaz egy caveolin- kötő domént is , amelyet CBD- nek jelölnek . A vége C -terminális a csatorna kiterjed egy hurkot maradékok n o  47-50, amely összeköti a transzmembrán domén, hogy az amfifil hélix C -terminális , amely magában foglalja maradékok n o  46 62. Két nagy struktúrák különböző felbontású csonkított formáit M2 fehérje tették közzé: a kristályos szerkezet egy mutált formája a transzmembrán régió (maradékok n o  22-46), és egy hosszabb változata a fehérje (aminosavak n o  18-60), amely a transzmembrán régió és a szegmens a C -terminális domént analizáltuk NMR .  

Ez a két szerkezet az adamantán osztályba tartozó antivirális szerek különböző kötési helyeit is javasolja . Attól függően, hogy a kristályos szerkezetű alacsony pH-n, egy egyetlen amantadin molekula kötődik a közepén a pórusok, körülvéve maradékok Val27 , Ala30 , Ser30 és Gly34 . Az NMR-alapú szerkezet viszont négy rimantadinmolekulát mutat a póruson kívül, a szélén a lipid kettősréteggel érintkezve és kölcsönhatásban az Asp44 és Arg45 csoportokkal . Egy NMR spektroszkópiai vizsgálat azt mutatja, hogy az M2 csatornának két kötőhelye van az amantadinhoz, amely egy nagy affinitású hely a lumen C- végének oldalán .és egy másik hely, alacsonyabb affinitás, a fehérje felszínén lévő C- terminális oldalon .

Influenza B vírus M2 fehérje

A M2-proteinje influenza B-vírus egy homotetramer a peptid láncok hosszú 109  maradékok az aminosavak . Az influenza A vírus M2 fehérjéjének funkcionális homológja , bár e két fehérje szekvenciája gyakorlatilag nem mutat hasonlóságot, kivéve a transzmembrán szegmens HXXXW - His - Xaa - Xaa - Xaa - Trp - motívumát , amely szekvencia szükséges ioncsatorna funkció . A proton konduktancia / pH-profil hasonló a az M2 protein az influenza A vírus. A ioncsatorna az M2 protein az influenza B-vírus, azonban nagyobb, és ez az aktivitás teljesen érzéketlen a amantadin és rimantadin .

Szelektivitás és protonvezetés

Az influenza A és az influenza B vírus ioncsatorna M2 fehérje erősen szelektív a protonokra . Ezt a csatornát alacsony ( savas ) pH aktiválja és alacsony vezetőképességű . Ez a protonokkal szembeni szelektivitás és a vezetőképesség pH-érték általi módosítása a hisztidin 37. pozícióban lévő maradékaiból származik (His37). Ha ezt a hisztidinmaradékot glicinnel , alaninnal , glutamáttal , szerinnel vagy treoninnal helyettesítjük, a protonok szelektivitásának elvesztéséhez vezet, és a mutáns fehérje nátrium- Na + -ionokat és kálium- K + -t is szállíthat . Az imidazol hozzáadása az ilyen módosított fehérjéket expresszáló sejtekhez részben helyreállítja a protonok szelektivitását. Lehetséges, hogy a vezetési mechanizmus protoncserét foglal magában az M2 fehérje 37 hisztidin-maradékának imidazolja és a fehérje csatornájába zárt vízmolekulák között .

A pórusokban lévő vízmolekulák hidrogénkötésekkel összekötött hálózatokat alkotnak, amelyek „vizes kábeleket” alkotnak a csatorna bejáratától a His37 maradékig. A karbonil- csoportok , hogy a vonal a pórusok találhatók a megfelelő helyeken, hogy stabilizálja a hidróniumionok kölcsönhatások révén bevonásával áthidaló vízmolekulák. A hidrogénkötés orientációjának kollektív kapcsolása hozzájárulhat a protonáramlás irányához, mivel a 37 hisztidinmaradék dinamikusan protonálódik és deprotonálódik a vezetési ciklus alatt. A 37-es hisztidin-maradékok olyan dobozszerű szerkezetet alkotnak, amelyet mindkét oldalon vízmolekulák csoportosítanak, a közelben jól rendezett oxigénatomokkal.

Megjegyzések és hivatkozások

  1. (in) Katsuyuki Nishimura Sanguk Kim, Li Zhang és TA kereszt , "  zárt állapotában a H + csatorna homlokkerekes Bundle kombinálása pontos orientációs és korlátozásokról Távolság Solid State NMR  " , biokémia , vol.  41, n o  44, 2002. november 5, P.  13170-13177 ( PMID  12403618 , DOI  10.1021 / bi0262799 , online olvasás )
  2. (in) Rafal Pielak és James J. Chou , "  influenza M2 protoncsatornák  " , Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Biomembranes , vol.  1808 n o  2 2011. február, P.  522-529 ( PMID  20451491 , PMCID  3108042 , DOI  10.1016 / j.bbamem.2010.04.015 , online olvasható )
  3. (in) Yajun Tang, Florina Zaitseva, Robert A. Lamb és Lawrence H. Pinto , "  Az influenza vírus M2 protoncsatornájának kapuját egyetlen triptofán maradék képezi  " , Journal of Biological Chemistry , vol.  277, n o  42, 2002. október 18, P.  39880-39886 ( PMID  12183461 , DOI  10.1074 / jbc.M206582200 , online olvasás )
  4. (in) LJ Holsinger, D. Nichani LH Pinto RA Lamb , "  Influenza A vírus M2 ioncsatorna fehérje: szerkezet-funkció elemzés  " , Journal of Virology , vol.  68, n o  3, 1994. március, P.  1551-1563 ( PMID  7508997 , PMCID  236612 , olvassa el online )
  5. (in) Jeremy S. Rossman, Xianghong Jing, George P. Leser, Robert A. Lamb és Show lábjegyzetek , "  Influenza Virus M2 Protein mediate membrana Independent ESCRT-Split  " , Cell , vol.  142, n o  6, 2010. szeptember 17, P.  902-913 ( PMID  20850012 , PMCID  3059587 , DOI  10.1016 / j.cell.2010.08.029 , online olvasható )
  6. (in) Amanda L. Stouffer, Rudresh Ácsárja, David Salom, Anna S. Levine, Luigi Di Costanzo, Cinque S. Soto, Valentina Tereshko, Vikas Nanda, Steven Stayrook és William F. DeGrado , "  strukturális alapja a funkció és a az influenza vírus protoncsatornájának gátlása  ” , Nature , vol.  451, n o  7178, 2008. január 31, P.  596-599 ( PMID  18235504 , PMCID  3.889.492 , DOI  10.1038 / nature06528 , Bibcode  2008Natur.451..596S , olvasható online )
  7. (a) Jason R. Schnell és James J. Chou , "  mechanizmusának struktúrája, valamint az M2-es proton-csatorna az influenza A-vírus  " , Nature , Vol.  451, n o  7178, 2008. január 31, P.  591-595 ( PMID  18235503 , PMCID  3108054 , DOI  10.1038 / nature06531 , Bibcode  2008Natur.451..591S , online olvasható )
  8. (in) Sarah D. Cady, Klaus Schmidt-Rohr, Jun Wang, Cinque S. Soto, William F. DeGrado és Hong Mei , "  Az influenza M2 protoncsatornák amantadinkötő helyének szerkezete lipid kettős rétegekben  " , Nature , vol. .  463, n o  7281, 2010. február 4, P.  689-692 ( PMID  20130653 , PMCID  2818718 , DOI  10.1038 / nature08722 , Bibcode  2010Natur.463..689C , online olvasható )
  9. (in) Jorgen A. Mold, Hui-Chun Li, Christine S. Dudlak James D. Lear, Andrew Pekosz, Robert A. Lamb és Lawrence H. Pinto , " Az influenza A 2 M ioncsatornájának protonvezetési mechanizmusa "  Vírus  ” , Journal of Biological Chemistry , vol.  275, n o  12, 2000. március 24, P.  8592-8599 ( PMID  10722698 , DOI  10.1074 / jbc.275.12.8592 , online olvasás )
  10. (in) Padmavati Venkataraman, Robert A. Lamb és Lawrence H. Pinto , "  Az A influenza A vírus M2 ioncsatornájának hisztidin-szelektivitási szűrőmutánsainak kémiai megmentése  " , Journal of Biological Chemistry , vol.  280, n o  22, 2005. június 3, P.  21463-21472 ( PMID  15784624 , DOI  10.1074 / jbc.M412406200 , online olvasás )
  11. (in) Rudresh Acharya, Vincenzo Carnevale, Giacomo Fiorin, Benjamin G. Levine, Alexei L. Polishchuk, Victoria Balannik Ilan Samish, Robert A. Lamb, Lawrence H. Pinto, William F. DeGrado és Michael L. Klein , " Struktúra "  és a protontranszport mechanizmusa az influenza A vírus transzmembrán tetramer M2 fehérje kötegén keresztül  ” , Proceedings of the National Academy of Sciences, Amerikai Egyesült Államok , vol.  107, n o  34, 2010. augusztus 24, P.  15075-15080 ( PMID  20689043 , PMCID  2930543 , DOI  10.1073 / pnas.1007071107 , Bibcode  2010PNAS..10715075A , online olvasás )
  12. (in) Jessica L. Thomaston, Mercedes Alfonso Prieto, kilátás ORCID ProfileRahel A. Woldeyes, James S. Fraser, Michael L. Klein, Giacomo Fiorin és William F. DeGrado , "  Nagy felbontású szerkezetét az M2 csatorna influenza A vírus felfedi a protonok stabilizálásának és transzdukciójának dinamikus útjait  ” , Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America , vol.  112, n o  46, 2015. november 17, P.  14260-14265 ( PMID  26578770 , PMCID  4655559 , DOI  10.1073 / pnas.1518493112 , Bibcode  2015PNAS..11214260T , online olvasás )