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4.1 - 4.5 - Grippe (gesamt)

Struktur der Influenza-Neuraminidase - Teil 2

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Interaktiver 3D-Exkurs zur Struktur der Influenza-Neuraminidase - Teil 2

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Abb.1
Der PDB-Datensatz für dieses Chime stammt aus der RCSB Protein Data Bank ;
ID: 1 N N 2. Berman, H.M., Westbrook, J., Feng, Z., Gilliland, G., Bhat, T.N., Weissig, H., Shindyalov, I.N., Bourne, P.E. (2000) The Protein Data Bank, Nucleic Acids Research 28, 235–242.

Die Glycosylierungspositionen

Die Neuraminidase ist ein Glycoprotein. Sie enthält nur N-glycosidisch gebundene Oligosaccharide. Als N-glycosidische Verknüpfungsstellen kommen prinzipiell fünf Asparagin-Reste in Frage, die Teil der für die Glycosylierung notwendigen Erkennungssequenz Asn-Xaa-Thr oder Asn-Xaa-Ser sind (Xaa können alle Aminosäuren außer Prolin und Asparaginsäure sein). Dies sind die Asparagin-Reste Asn 86 (gelb), Asn 146 (rot), Asn 200 (grün), Asn 234 (blau) und Asn 402 (weiß). Tatsächlich glycosyliert sind nur die vier Asparagin-Reste Asn 86, Asn 146, Asn 200 und Asn 234. Die Ursache für die fehlende Glycosylierung von Asn 402 könnte die durch andere Aminosäuren völlig abgeschirmte Lage von Ser 404 (in cyan) im fertig gefalteten Protein sein, so dass für die Glycosyl-Transferase nicht die gesamte Erkennungssequenz Asn 402-Arg 403-Ser 404 (Asn 402 in weiß, Arg 403 in orange, Ser 404 in cyan) zugänglich ist.

Zwar erfolgt die N-Glycosylierung im Gegensatz zur O-Glycosylierung bereits während der Translation (cotranslational) auf der Lumenseite der ER1)-Membran. In diesem späten Stadium der Translation (mindestens 404 von 469 Aminosäuren) befindet sich aber schon der größte Teil des Proteins im ER-Lumen und dürfte auch schon weitgehend gefaltet sein.

Dies könnte auch der Grund für die Glycosylierung von Asn 146 sein, obwohl Thr 148 (Asn 146 in rot, Thr 148 in magenta) in der fertigen Neuraminidase ebenfalls vollständig verdeckt ist (hier in spacefill-Darstellung).

Die Glycosylierung von Asn 146 findet in einer viel früheren Phase der Translation statt, in der einerseits ein großer Teil der störenden Aminosäuren noch gar nicht in der Polypeptidkette vorhanden sind und andererseits die Faltung der bereits gebildeten Kette noch nicht so weit fortgeschritten ist. Die Erkennungssequenzen für die Glycosylierung der Asparagin-Reste Asn 86 (gelb), Asn 200 (grün) und Asn 234 (blau) liegen selbst im fertig gefalteten Protein an für die Transferasen gut zugänglichen exponierten Stellen (hier in spacefill-Darstellung), allerdings ist anzunehmen, dass die Glycosylierung auch in diesen drei Fällen vor dem Abschluss der Translation und der Faltung stattfindet.

Asn 86 (gelb) und Asn 234 (blau) liegen auf der Unterseite, Asn 200 (grün) an der seitlichen Oberfläche am Zwischenraum zweier Neuraminidase-Köpfe des Tetramers und Asn 146 (rot) auf der Oberseite des Proteins.

Die Oligosaccharide

Die mit Asn 86 (gelb) und Asn 200 (grün) verknüpften Oligosaccharide sind vom mannosereichen Typ und enthalten näherungsweise zwei N-Acetyl-glucosamin- (GlcNAc) (cyan) und fünf Mannose-Einheiten (Man) (magenta) (wegen zu ungenauer Daten aus der Röntgenstrukturanalyse sind nur zwei GlcNAc-Reste an Asn 86 und nur vier Man-Reste an Asn 200 gezeigt). Die Oligosaccharide an Asn 146 (rot) und Asn 234 (blau) sind dagegen vom komplexen N-Acetyl-Lactosamin-Typ und enthalten neben GlcNAc und Man auch Zucker wie Galactose und Fucose (orange). Das Oligosaccharid an Asn 146 unterscheidet sich von allen anderen bisher bekannten Oligosacchariden in Influenza-Glycoproteinen durch den seltenen Zucker N-Acetyl-galactosamin (GalNAc) (weiß) (wegen zu ungenauer Daten aus der Röntgenstrukturanalyse sind nur zwei GlcNAc-Reste an Asn 234 gezeigt). Dieser ist endständig und ist an O4 sulfatiert (Sulfat-Gruppe als Kalottenmodell, S-Atom in gelb und O-Atome in rot). Außerdem ist das Oligosaccharid an Asn 146 das in Neuraminidasen aus verschiedenen Influenza-Stämmen am stärksten konservierte (in seiner Sequenz festgelegte) Oligosaccharid. Es wird angenommen, dass es eine wichtige bislang nicht identifizierte Rolle in der Neuraminidase-Struktur oder -Aktivität spielt.

Hier nochmal alle Zucker in cpk-Farben und in spacefill-Darstellung.

Literatur

Varghese, J. N.; Colman, P. M. (1991): Three-dimensional Structure of the Neuraminidase of Influenza Virus A/Tokyo/3/67 at 2.2 Å Resolution. In: J. Mol. Biol.. 221 , 473-486
Berman, H. M.; Westbrook, J.; Feng, Z.; Gilliland, G.; Bhat, T. N.; Weissig, H.; Shindyalov, I. N.; Bourne, P. E. (2000): The Protein Data Bank. In: Nucleic Acids Research. 28 , 235-242
  • Der PDB-Datensatz für dieses 3D-Modell stammt aus der RCSB Protein Data Bank; ID: 2BAT
1)ER: endoplasmatisches Retikulum
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