ノイラミニダーゼ

ノイラミニダーゼとは

ノイラミニダーゼ（Neuraminidase、EC 3.2.1.18）は、シアリダーゼとも呼ばれるグリコシダーゼの一種で、ノイラミン酸のグリコシド結合を加水分解する酵素です。広範な生物種に存在し、特にインフルエンザウイルスの表面に存在するノイラミニダーゼは、ウイルスの感染拡大を防ぐための薬剤標的としてよく知られています。

ノイラミニダーゼの機能

ノイラミニダーゼは、細胞表面やウイルス粒子の糖鎖末端に結合したシアル酸残基を加水分解する反応を触媒します。この反応により、以下の重要な機能が促進されます。

ウイルス粒子の運動性向上: 呼吸器粘膜におけるウイルス粒子の移動を円滑にします。
ウイルス粒子の放出促進: 感染細胞から新しく生成されたウイルス粒子が放出されやすくなります。

ノイラミニダーゼの反応形式

ノイラミニダーゼは、ポリシアル酸を切断する際に、以下の2つの方式で反応します。

エキソ型: 末端のシアル酸残基のα-(2→3)-, α-(2→6)-, α-(2→8)-グリコシド結合を加水分解します。
エンド型: オリゴまたはポリシアル酸内部の(2→8)-α結合を加水分解します。

ノイラミニダーゼの亜型

様々な生物種から137種類のノイラミニダーゼが確認されており、インフルエンザウイルスのノイラミニダーゼには9つの亜型が存在します。これらの亜型の中で、N1型とN2型はヒトのインフルエンザ流行に関連しています。

ノイラミニダーゼは、大きく以下の3つに分類されます。

ウイルス性ノイラミニダーゼ: インフルエンザウイルスなどに存在。
細菌性ノイラミニダーゼ: 細菌に存在。
哺乳類性ノイラミニダーゼ: 哺乳類の細胞内に存在し、様々な機能を持つ。ヒトゲノムには少なくとも4つのホモログ（NEU1, NEU2, NEU3, NEU4）が存在します。

ノイラミニダーゼの構造

インフルエンザウイルスのノイラミニダーゼは、ウイルス表面にキノコのような形で突出しており、以下のような特徴があります。

4つのほぼ球形のサブユニットからなる頭部構造。
ウイルス膜に埋め込まれた疎水性の領域。
ヘマグルチニンの抗原決定基と反対方向を向いた1本のポリペプチド鎖。
βシートが二次構造の大部分を占める。

ノイラミニダーゼの作用機序

インフルエンザノイラミニダーゼの作用機序は、以下の4段階で進行します。

1. シアロシド結合: シアロシドが酵素に結合する際、シアロシドの構造が歪み、擬舟型構造に変化します。
2. オキソカルボカチオン中間体の形成: シアロシルカチオンが生成されます。
3. Neu5Acの生成: α-アノマーとしてNeu5Acが生成。
4. 変旋光と放出: 生成されたNeu5Acが変旋光し、より安定なβ-Neu5Acとして放出されます。

ノイラミニダーゼ阻害薬

ノイラミニダーゼ阻害薬は、インフルエンザウイルスの拡散を抑制する効果があり、抗インフルエンザ薬として使用されています。主な阻害薬には、以下のものがあります。

ザナミビル: 吸入投与
オセルタミビル: 経口投与
ペラミビル: 静脈または筋肉注射投与

インフルエンザウイルスの表面には、ヘマグルチニンとノイラミニダーゼの2種類の主要タンパク質が存在します。ノイラミニダーゼは、活性部位が比較的深く、低分子量の阻害薬が自由に遷移状態複合体を形成できるため、抗インフルエンザ薬の標的としてより適しています。近年では、ノイラミニダーゼのX線結晶構造が明らかになり、構造に基づいた阻害薬設計が進んでいます。

有望な阻害薬の核となるのは、不飽和シアル酸であるNeu5Acの誘導体や、遷移状態のアナログです。例えば、Neu5Ac2enやその誘導体である4-アミノ-Neu5Ac2en、4-グアニジノ-Neu5Ac2en（ザナミビル）などが開発されています。また、アミド結合C9置換Neu5Ac2enは、哺乳類ノイラミニダーゼの阻害薬としても報告されています。

関連項目

グリコシダーゼ
ノイラミニダーゼ阻害薬

参考文献

Neuraminidase - MeSH・アメリカ国立医学図書館・生命科学用語シソーラス（英語）
Orthomyxoviruses, Robert B. Couch, UTMB.

この文章は、ノイラミニダーゼの基本的な情報を提供し、その重要性と応用について理解を深めることを目的としています。

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