M2-proteiini

M2-proteiini Tämän kuvan kuvaus, myös kommentoitu alla Suljetussa tilassa rakenne M2 -ionikanava influenssa A-viruksen kuvantaa NMR ( ATE  1NYJ ) Proteiinidomeeni
Pfam PF00599
InterPro IPR002089
SCOP 1mp6
SUPERFAMILY 1mp6
TCDB 1.A.19
OPM- perhe 185
OPM- proteiini 2kqt

M2-proteiinin on matriisi proteiini on influenssa A , josta se on integraalinen membraaniproteiini , että kirjekuoren . Se muodostaa erityinen viroporin varten H + protoneja . Tämä ionikanava on M2-proteiinien homotetrameeri , joka esiintyy kahden disulfidisillan avulla stabiloituna a-heliksinä ja joka on aktiivinen happamassa pH: ssa . M2-proteiinia koodaa yhdessä M1-proteiinin kanssa seitsemäs virus- RNA- segmentti . Protoni johtokyky M2 kanava on välttämätön viruksen replikaatiolle .

Influenssa B-virus ja influenssa C-virus koodaavat kumpikin BM2- ja CM2-proteiinia, joiden peptidisekvenssi on erilainen, mutta rakenne ja biologinen toiminta ovat samanlaisia ​​kuin M2-proteiinin.

Rakenne

M2-proteiinin influenssa A koostuu kolmesta kentät yhteensä 97  tähdettä ja aminohappoja  : (1) verkkotunnuksen N -terminaalinen ekstrasellulaarinen, joka koostuu tähteistä n o  1-23; (2) transmembraanidomeeni, joka koostuu tähteistä # 24-46  ; (3) domeenin C- terminaalinen sytoplasma, joka koostuu tähteistä n °  47 - 97. Transmembraanisegmentti, jota kutsutaan TMS: ksi , muodostaa ionikanavan huokosen . Tärkeät tähteet ovat imidatsoli ja histidiini 37, joka toimii pH-ilmaisin ja indoli ja tryptofaania 41, joka toimii portti. Tämä alue on tietty kohde viruslääkkeet , kuten amantadiini , sen johdannaisen etyloidut rimantadine , ja luultavasti myös sen johdannaisen metyloitu adapromine . M2-proteiinin sytoplasmadomeenin ensimmäiset 17 tähdettä muodostavat erittäin konservoituneen amfifiilisen heliksin .

Jäännös amfifiilinen n o  46-62 potkurin sytoplasmisen hännän on rooli kokoonpano ja orastava viruksen. Influenssavirus käyttää amfifiilinen kierteiden M2-proteiinin muuttaa kaarevuus kalvon avulla kolesterolin molekyylien kohdunkaulassa pohjan virionin orastava . Tähteet n o  70-77 sytoplasmisen hännän ovat tärkeitä sitoutumiselle kanssa M1-proteiinia ja infektiivisyyden  (fi) tuottamat viruspartikkelit. Tämä alue sisältää myös kaveoliinia sitovan domeenin , jota kutsutaan CBD: ksi . Lopussa C -terminaalista kanavan ulottuu silmukka tähteiden n o  47-50, joka yhdistää transmembraanidomeenin amfifiilisen heliksin C -terminaalista , joka käsittää tähteet n o  46 62. Kaksi korkean rakenteita eri resoluutio lyhennetyt muodot M2 proteiini julkaistiin: transmembraanisen alueen mutatoidun muodon (tähteet n: o  22-46) kiteinen rakenne ja proteiinin (jäännökset n: o  18-60) pidempi versio, joka sisälsi kalvon läpi kulkevan alueen ja osan C- terminaalista domeeni analysoitiin NMR: llä .

Nämä kaksi rakennetta myös antaa erilaisia sitoutumiskohtia viruslääkkeiden että adamantaania luokan . Alhaisessa pH: ssa kiteytyneestä rakenteesta riippuen yksi amantadiinimolekyyli sitoutuu huokosten keskelle tähteiden Val27 , Ala30 , Ser30 ja Gly34 ympäröimänä . NMR-pohjainen rakenne toisaalta osoittaa neljä rimantadiinimolekyyliä, jotka ovat sitoutuneet huokosen ulkopuolelle reunalla kosketuksessa lipidikaksoiskerroksen kanssa ja vuorovaikutuksessa Asp44- ja Arg45- tähteiden kanssa . NMR-spektroskooppinen tutkimus osoittaa, että M2-kanavalla on kaksi sitoutumiskohtaa amantadiinille, jolla on suuri affiniteetti ontelon C- pään puolella .ja toinen kohta, alempi affiniteetti, C- pään puolella proteiinin pinnalla.

Influenssa B-viruksen M2-proteiini

M2-proteiinin ja influenssa B-virus on homotetrameerinä on peptidiketjujen pitkä 109  tähdettä ja aminohappoja . Se on influenssa A-viruksen M2-proteiinin funktionaalinen homologi , vaikka näiden kahden proteiinin sekvenssillä ei ole käytännössä mitään samankaltaisuutta lukuun ottamatta transmembraanisegmentin HXXXW - His - Xaa - Xaa - Xaa - Trp - motiivia , jota tarvitaan ionikanavan toiminto . Sen protoni johtokyky / pH-profiili on samanlainen kuin M2-proteiinin influenssa A-virus. Ionikanavan M2-proteiinin ja influenssa B-virus on kuitenkin suurempi, ja tämä aktiivisuus on täysin epäherkkä amantadiini ja rimantadiini .

Selektiivisyys ja protonien johtavuus

Ionikanava M2-proteiinin influenssa A ja influenssa B-virus on erittäin selektiivinen ja protoneja . Tämä kanava aktivoituu matalalla ( hapan ) pH: lla ja sillä on pieni johtavuus . Tämä selektiivisyys protonit ja että modulaatio johtokykyä pH peräisin tähteet on histidiini asemassa 37 (His37). Tämän histidiinitähteen korvaaminen glysiinillä , alaniinilla , glutamaatilla , seriinillä tai treoniinilla johtaa protonien selektiivisyyden menetykseen ja mutanttiproteiini voi kuljettaa myös natrium Na + -ioneja ja kalium K + . Lisäämällä imidatsolia soluihin , jotka ekspressoivat tällaisia muunnettuja proteiineja osittain palauttaa selektiivisyys protoneja. On mahdollista, että johtumismekanismiin liittyy protonivaihto M2-proteiinin histidiinitähteen 37 imidatsolin ja tämän proteiinin kanavaan suljettujen vesimolekyylien välillä.

Vesimolekyylit huokosissa muodostaa verkostoja yhdistää vetysidoksia muodostamalla ”vesipitoinen kaapelit” päässä sisäänkäynnin kanavan His37 jäännös. Karbonyyli ryhmät , että linja huokoset sijaitsevat oikeissa paikoissa vakauttamiseksi hydronium-ioneja vuorovaikutusten kautta, joissa sillan vesimolekyylejä. Vetysidoksen orientaation kollektiivinen vaihtaminen voisi vaikuttaa protonivirtauksen suuntaan, kun histidiinitähde 37 protonoituu ja deprotonoidaan dynaamisesti johtamisjakson aikana. Histidiinitähteet 37 muodostavat laatikkomaisen rakenteen, jonka molemmin puolin rajoittavat vesimolekyyliryhmät, joiden lähellä on hyvin järjestettyjä happiatomeja.

Huomautuksia ja viitteitä

  1. (sisään) Katsuyuki Nishimura Sanguk Kim, Li Zhang ja TA Cross , "  H + -kanavan kierukkapaketin suljettu tila, joka yhdistää tarkan suuntauksen ja rajoitusten etäisyyden kiinteän tilan NMR: stä  " , Biochemistry , voi.  41, n °  44, 5. marraskuuta 2002, s.  13170-13177 ( PMID  12403618 , DOI  10.1021 / bi0262799 , lue verkossa )
  2. (sisään) Rafal Pielak ja Mr. James J. Chou , "  influenssa M2-protonikanavat  " , Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Biomembranes , voi.  1808 n o  2 helmikuu 2011, s.  522-529 ( PMID  20451491 , PMCID  3108042 , DOI  10.1016 / j.bbamem.2010.04.015 , lue verkossa )
  3. (sisään) Yajun Tang, Florina Zaitseva, Robert A. Lamb ja Lawrence H. Pinto , "  Influenssaviruksen M2-protonikanavan portti muodostuu yhdestä tryptofaanijäämästä  " , Journal of Biological Chemistry , voi.  277, n °  42, 18. lokakuuta 2002, s.  39880-39886 ( PMID  12183461 , DOI  10.1074 / jbc.M206582200 , lue verkossa )
  4. (in) LJ Holsinger, D. Nichani LH Pinto RA Lamb , "  Influenssa A-viruksen M2-ionikanavaproteiini: rakenne-toimintoanalyysi  " , Journal of Virology , voi.  68, n °  3, Maaliskuu 1994, s.  1551-1563 ( PMID  7508997 , PMCID  236612 , lukea verkossa )
  5. (in) Jeremy S. Rossman, Xianghong Jing, George P. Leser, Robert A. Lamb ja Show alaviitteet , "  influenssaviruksesta M2-proteiinin välittäjänä kalvo Independent ESCRT-Split  " , Cell , vol.  142, n °  6, 17. syyskuuta 2010, s.  902-913 ( PMID  20850012 , PMCID  3059587 , DOI  10.1016 / j.cell.2010.08.029 , lue verkossa )
  6. (sisään) Amanda L. Stouffer, Rudresh Acharya, David Salom, Anna S. Levine, Luigi Di Costanzo, Cinque S. Soto, Valentina Tereshko, Vikas Nanda, Steven Stayrook ja William F. DeGrado , "  Funktion rakenteellinen perusta ja influenssaviruksen protonikanavan estäminen  ” , Nature , voi.  451, n °  7178, 31. tammikuuta 2008, s.  596-599 ( PMID  18235504 , PMCID  3889492 , DOI  10.1038 / nature06528 , Bibcode  2008Natur.451..596S , lukea verkossa )
  7. (in) Jason R. Schnell ja James J. Chou , "  rakenne ja mekanismi M2 protonin kanava influenssa A-viruksen  " , Nature , voi.  451, n °  7178, 31. tammikuuta 2008, s.  591-595 ( PMID  18235503 , PMCID  3108054 , DOI  10.1038 / nature06531 , Bibcode  2008Natur.451..591S , lukea verkossa )
  8. (vuonna) Sarah D.Cady, Klaus Schmidt-Rohr, Jun Wang, Cinque S.Soto, William F.DeGrado ja Hong Mei , "  M2-influenssa-protonikanavien amantadiinia sitovan alueen rakenne lipidikaksoissa  " , Nature , voi .  463, n °  7281, 4. helmikuuta 2010, s.  689-692 ( PMID  20130653 , PMCID  2818718 , DOI  10.1038 / nature08722 , Bibcode  2010Natur.463..689C , lukea verkossa )
  9. (vuonna) Jorgen A.Mould, Hui-Chun Li, Christine S.Dudlak James D.Lear, Andrew Pekosz, Robert A.Lamb ja Lawrence H.Pinto , " M 2- ionikanavan influenssa A protonijohtamisen mekanismi "  Virus  ” , Journal of Biological Chemistry , voi.  275, n °  12, 24. maaliskuuta 2000, s.  8592-8599 ( PMID  10722698 , DOI  10.1074 / jbc.275.12.8592 , lue verkossa )
  10. (in) Padmavati Venkataraman, Robert A. Lamb ja Lawrence H. Pinto , "  A-influenssa A-viruksen M2-ionikanavan histidiiniselektiivisyyden suodatinmutanttien kemiallinen pelastus  " , Journal of Biological Chemistry , voi.  280, n °  22, 3. kesäkuuta 2005, s.  21463-21472 ( PMID  15784624 , DOI  10.1074 / jbc.M412406200 , lue verkossa )
  11. (sisällä) 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 ja Michael L.Klein , " Rakenne "  ja protonikuljetuksen mekanismi influenssa A-viruksen transmembraanisen tetrameerisen M2-proteiinipaketin läpi  " , Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America , voi.  107, n °  34, 24. elokuuta 2010, s.  15075-15080 ( PMID  20689043 , PMCID  2930543 , DOI  10,1073 / pnas.1007071107 , Bibcode  2010PNAS..10715075A , lukea verkossa )
  12. (in) Jessica L. Thomaston, Mercedes Alfonso Prieto View ORCID ProfileRahel A. Woldeyes, James S. Fraser, Michael L. Klein, Giacomo Fiorin- ja William F. DeGrado , "  korkean resoluution rakenne M2 kanavan influenssa A virus paljastaa dynaamisia reittejä protonien stabiloitumiselle ja transduktiolle  ” , Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America , voi.  112, n °  46, 17. marraskuuta 2015, s.  14260-14265 ( PMID  26578770 , PMCID  4655559 , DOI  10,1073 / pnas.1518493112 , Bibcode  2015PNAS..11214260T , lukea verkossa )