Proteina M2

Proteina M2 Descrierea acestei imagini, comentată și mai jos Structura de stare închisă a canalului ionic M2 al virusului gripal A imaginat de RMN ( PDB  1NYJ ) Domeniul proteinelor
Pfam PF00599
InterPro IPR002089
SCOP 1mp6
SUPERFAMILIE 1mp6
TCDB 1.A.19
Familia OPM 185
Proteina OPM 2kqt

Proteina M2 este o matrice de proteine de gripă A , din care este o proteină de membrană integrală a anvelopei . Formează o viroporină specifică pentru protoni H + . Acest canal ionic este un homotetramer al proteinelor M2 care apar ca spirale α stabilizate de două punți disulfurice și care sunt active la pH acid . Proteina M2 este codificată , împreună cu proteina M1 , de către cel de-al șaptelea segment de ARN viral . Protonului Conductanța al canalului M2 este esențială pentru replicarea virală .

Virusul gripal B și virusul gripal C codifică fiecare o proteină numită BM2 și respectiv CM2, a căror secvență peptidică este diferită, dar structura și funcția biologică sunt similare cu cele ale proteinei M2.

Structura

Proteina M2 a gripei A constă din trei câmpuri însumând 97 de  reziduuri de aminoacizi  : (1) un domeniu N- terminal extracelular constând din reziduuri n o  1 până la 23; (2) un domeniu transmembranar format din reziduuri # 24-46  ; (3) un domeniu C aminoterminal citoplasmatic constând din resturile n o  47 la 97. Segmentul transmembranar, notat TMS , formează pori al canalului ionic . Cele mai importante resturi sunt imidazolului de histidină 37, care acționează ca un detector de pH, și indol din triptofan 41, care acționează ca o poartă. Această zonă este anumite țintă antivirale , cum ar fi amantadina , derivatul etilate rimantadine , și , probabil , de asemenea , derivatul metilat adapromine . Primele 17 reziduuri ale domeniului citoplasmatic al proteinei M2 formează un helix amfifilic foarte conservat.

Rest amfifilic n o  46-62 elicei a cozii citoplasmice joacă un rol în asamblarea și înmugurirea virusului. Virusul gripal foloseste spiralele amfifile proteinei M2 pentru a schimba curbura membranei cu ajutorul colesterol molecule la nivelul colului uterin la baza virion înmugurirea . Reziduurile nr .  70-77 ale cozii citoplasmatice sunt importante pentru legarea cu proteina M1 și pentru particulele virale de infectivitate  (en) produse. Această regiune conține , de asemenea , un caveolin domeniu de legare , notat ca CBD . Capătul C -terminal al canalului se extinde într-o buclă la reziduurile n o  47-50 care leagă domeniul transmembranar de helixul amfifilic C- terminal , care cuprinde reziduurile n o  46 până la 62. Două structuri înalte diferite forme de rezoluție trunchiate de M2 proteine ​​au fost publicate: structura cristalină a unei forme mutante a regiunii transmembranare (reziduuri n o  22-46) și o versiune mai lungă a proteinei (reziduuri n o  18-60) care conține regiunea transmembranară și un segment al terminalului C domeniu analizat prin RMN .

Aceste două structuri sugerează, de asemenea, site-uri de legare diferite pentru antivirale din clasa adamantane . În funcție de structura cristalizată la pH scăzut, o singură moleculă de amantadină se leagă în mijlocul porului, înconjurată de reziduurile Val27 , Ala30 , Ser30 și Gly34 . Structura RMN pe bază, pe de altă parte, arată patru rimantadină molecule legat în afara porilor pe margine în contact cu bistratul lipidic și interacționează cu Asp44 și Arg45 reziduurile . Un studiu spectroscopic RMN arată că canalul M2 are două situsuri de legare pentru amantadină, un sit de afinitate ridicată pe partea lumenului C- terminal .și un alt site, afinitate mai mică, pe partea C- terminală pe suprafața proteinei.

Proteina M2 a virusului gripal B

Proteina M2 a virusului gripal B este un homotetramer al lanțurilor peptidice cu 109 resturi lungi  de aminoacizi . Este un omolog funcțional al proteinei M2 a virusului gripal A , deși secvența acestor două proteine ​​nu prezintă practic nicio asemănare, cu excepția motivului HXXXW - His - Xaa - Xaa - Xaa - Trp - al segmentului transmembranar, secvență necesară pentru funcția canalului ionic . Profilul său de conductanță a protonului / pH este similar cu cel al proteinei M2 a virusului gripal A. Canalul ionic al proteinei M2 a virusului gripal B este, totuși, mai mare, iar această activitate este complet insensibilă la amantadină și la rimantadină .

Selectivitatea și conductanța protonului

Canalului ionic proteină M2 de gripă A și virusul gripal B este foarte selectiv pentru protoni . Acest canal este activat de pH scăzut ( acid ) și are o conductanță scăzută . Această selectivitate pentru protoni și acea modulare a conductanței prin pH provine din reziduurile de histidină din poziția 37 (His37). Înlocuirea acestui reziduu de histidină cu glicină , alanină , glutamat , serină sau treonină duce la pierderea selectivității pentru protoni, iar proteina mutantă poate transporta și ioni de sodiu Na + și potasiu K + . Adăugarea de imidazol la celulele care exprimă astfel de proteine ​​modificate restabilește parțial selectivitatea pentru protoni. Este posibil ca mecanismul de conducere să implice un schimb de protoni între imidazolul restului de histidină 37 al proteinei M2 și moleculele de apă limitate în canalul acestei proteine.

Moleculele de apă din pori formează rețele legate prin legături de hidrogen formând „cabluri apoase” de la intrarea canalului la reziduul His37. Cele carbonil grupurile care linia porii sunt situate în locurile potrivite pentru a stabiliza ionii de hidroniu prin interacțiuni care implică molecule de apă bridging. Comutarea colectivă a orientării legăturii de hidrogen ar putea contribui la direcționalitatea fluxului de protoni, deoarece reziduul de histidină 37 este protonat dinamic și deprotonat în timpul ciclului de conducere. Reziduurile de histidină 37 formează o structură asemănătoare unei cutii mărginită de ambele părți de grupuri de molecule de apă cu în apropiere atomi de oxigen bine ordonați.

Note și referințe

  1. (în) Katsuyuki Nishimura Sanguk Kim, Li Zhang și TA Cross , "  The Closed State of a H + Channel Helical Bundle Combining Precise orientational and Restraints Distance from Solid State RMN  " , Biochimie , vol.  41, nr .  44, 5 noiembrie 2002, p.  13170-13177 ( PMID  12403618 , DOI  10.1021 / bi0262799 , citiți online )
  2. (în) Rafal Pielak și domnul James J. Chou , „  canale protonice gripale M2  ” , Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Biomembranes , vol.  1808 n o  2 februarie 2011, p.  522-529 ( PMID  20451491 , PMCID  3108042 , DOI  10.1016 / j.bbamem.2010.04.015 , citiți online )
  3. (în) Yajun Tang, Florina Zaitseva, Robert A. Lamb și Lawrence H. Pinto , „  Poarta canalului protonic M2 al virusului gripal este format de un singur reziduu de triptofan  ” , Journal of Biological Chemistry , vol.  277, nr .  42, 18 octombrie 2002, p.  39880-39886 ( PMID  12183461 , DOI  10.1074 / jbc.M206582200 , citiți online )
  4. (în) LJ Holsinger, D. Nichani LH Pinto RA Lamb , "  Influenza A virus M2 ion channel protein: a structure-function analysis  " , Journal of Virology , vol.  68, nr .  3, Martie 1994, p.  1551-1563 ( PMID  7508997 , PMCID  236612 , citiți online )
  5. (în) Jeremy S. Rossman, Xianghong Jing, George P. Leser, Robert A. Lamb și Show note de subsol , "  Influenza Virus M2 Protein mediate membrane Independent ESCRT-Split  " , Cell , vol.  142, nr .  6, 17 septembrie 2010, p.  902-913 ( PMID  20850012 , PMCID  3059587 , DOI  10.1016 / j.cell.2010.08.029 , citiți online )
  6. (în) Amanda L. Stouffer, Rudresh Acharya, David Salom, Anna S. Levine, Luigi Di Costanzo, Cinque S. Soto, Valentina Tereshko, Vikas Nanda, Steven Stayrook și William F. DeGrado , "  Baza structurală pentru funcție și inhibarea unui canal de protoni al virusului gripal  ” , Nature , vol.  451, nr .  7178, 31 ianuarie 2008, p.  596-599 ( PMID  18235504 , PMCID  3889492 , DOI  10.1038 / nature06528 , Bibcode  2008Natur.451..596S , citiți online )
  7. (în) Jason R. Schnell și James J. Chou , „  Structura și mecanismul canalului de protoni M2 al virusului gripal A  ” , Nature , vol.  451, nr .  7178, 31 ianuarie 2008, p.  591-595 ( PMID  18235503 , PMCID  3108054 , DOI  10.1038 / nature06531 , Bibcode  2008Natur.451..591S , citiți online )
  8. (în) Sarah D. Cady, Klaus Schmidt-Rohr, Jun Wang, Cinque S. Soto, William F. DeGrado și Hong Mei , „  Structura sitului de legare a amantadinei canalelor de protoni M2 gripale în straturile lipidice  ” , Nature , vol. .  463, nr .  7281, 4 februarie 2010, p.  689-692 ( PMID  20130653 , PMCID  2818718 , DOI  10.1038 / nature08722 , Bibcode  2010Natur.463..689C , citiți online )
  9. (în) Jorgen A. Mold, Hui-Chun Li, Christine S. Dudlak James D. Lear, Andrew Pekosz, Robert A. Lamb și Lawrence H. Pinto , „  Mecanismul pentru conducerea protonică a canalului ionic M 2 al gripei A Virus  ” , Revista de chimie biologică , vol.  275, nr .  12, 24 martie 2000, p.  8592-8599 ( PMID  10722698 , DOI  10.1074 / jbc.275.12.8592 , citiți online )
  10. (în) Padmavati Venkataraman, Robert A. Lamb și Lawrence H. Pinto , „  Chemical Rescue of histidine Selectivity Filter Mutants of the M2 Ion Channel of Influenza A Virus  ” , Journal of Biological Chemistry , vol.  280, nr .  22, 3 iunie 2005, p.  21463-21472 ( PMID  15784624 , DOI  10.1074 / jbc.M412406200 , citiți online )
  11. (în) 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 și Michael L. Klein , "  Structură și mecanismul de transport al protonilor prin pachetul de proteine ​​transmetric M2 tetrameric al virusului gripal A  ” , Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America , vol.  107, nr .  34, 24 august 2010, p.  15075-15080 ( PMID  20689043 , PMCID  2930543 , DOI  10.1073 / pnas.1007071107 , Bibcode  2010PNAS..10715075A , citiți online )
  12. (în) Jessica L. Thomaston, Mercedes Alfonso Prieto, Vezi profilul ORCID Rahel A. Woldeyes, James S. Fraser, Michael L. Klein, Giacomo Fiorin și William F. DeGrado , „  Structura de înaltă rezoluție a canalului M2 din gripa A virusul dezvăluie căi dinamice pentru stabilizarea și transducția protonului  ” , Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America , vol.  112, n °  46, 17 noiembrie 2015, p.  14260-14265 ( PMID  26578770 , PMCID  4655559 , DOI  10.1073 / pnas.1518493112 , Bibcode  2015PNAS..11214260T , citiți online )