Štruktúra, funkcie a ochorenia kyseliny sialovej



kyseliny sialovej sú to monosacharidy s deviatimi atómami uhlíka. Patria do rodiny derivátov kyseliny neuraminovej (kyselina 5-amino-3,5-dideoxy-D-glycero-D-galakto-nonulosonová) a sú široko distribuované v prírode, najmä v živočíšnej ríši..

Normálne sa nevyskytujú ako voľné molekuly, ale sú viazané a-glykozidickými väzbami na sacharidové molekuly alebo iné molekuly kyseliny sialovej a potom môžu obsadzovať terminálne alebo vnútorné pozície v lineárnom reťazci sacharidov.

Termín "kyselina sialová" bol prvýkrát vytvorený Gunnarom Blixom v roku 1957, hoci predchádzajúce správy iných výskumníkov naznačujú, že jeho objav pochádza z jednej alebo dvoch predchádzajúcich desaťročí, keď boli opísané ako súčasť sialo-mucínových glykoproteínov a sialo sfingolipidov (gangliosidy)..

Kyseliny sialové sú prítomné vo väčšine oblastí prírody. Boli zistené niektoré vírusy, patogénne baktérie, prvoky, kôrovce, ploštice, hmyz a stavovce, ako sú ryby, obojživelníky, vtáky a cicavce. Naopak, neboli zistené u húb, rias alebo rastlín.

index

  • 1 Štruktúra
  • 2 Funkcie
    • 2.1 Funkcia v procesoch bunkovej adhézie
    • 2.2 Úloha v životných zložkách bunkových krvných zložiek
    • 2.3 Funkcie imunitného systému
    • 2.4 Ďalšie funkcie
  • 3 Choroby
  • 4 Odkazy

štruktúra

Kyseliny sialové sa vyskytujú hlavne v koncovej časti glykoproteínov a povrchových glykolipidov, čo spôsobuje veľkú rôznorodosť týchto glykokonjugátov. Diferenciálne "sialylačné" modely sú produktom expresie tkanivovo špecifických glykozyltransferáz (sialyltransferáz)..

Štrukturálne kyseliny sialové patria do skupiny asi 40 prírodných derivátov kyseliny neuraminovej, ktoré sú N-acylované, čo vedie k vzniku dvoch "materských" štruktúr: kyselina N-acetylneuramínová (Neu5Ac) alebo kyselina N-glykolyl neuraminová (Neu5Gc).

Jeho štruktúrne charakteristiky zahŕňajú prítomnosť aminoskupiny (ktorá môže byť modifikovaná) v polohe 5 a karboxylovú skupinu v polohe 1, ktorá môže byť ionizovaná pri fyziologickom pH. Deoxygenovaný uhlík C-3 a molekula glycerolu v polohe C-6.

Mnohé deriváty vznikajú substitúciou hydroxylových skupín v polohách C-4, C-7, C-8 a C-9 acetyl, glykol, laktyl, metyl, sulfát a fosfátové časti; ako aj zavedenie dvojitých väzieb medzi C-2 a C-3.

V koncovej lineárnej polohe väzba časti kyseliny sialovej na oligosacharidový reťazec zahŕňa a-glykozidovú väzbu medzi hydroxylovou skupinou C-2 anomérneho uhlíka kyseliny sialovej a hydroxylových skupín C-3, C-uhlíkových atómov. 4 alebo C-6 monosacharidovej časti.

Tieto väzby môžu byť medzi galaktózovými zvyškami, N-acetylglukozamínom, N-acetylgalaktozamínom a v niektorých jedinečných gangliosidoch, glukózou. Môžu byť podávané N-glykozidickými alebo O-glykozidickými väzbami.

funkcie

Predpokladá sa, že kyseliny sialové pomáhajú parazitickým organizmom prežiť v hostiteľskom organizme; Príkladom sú patogény cicavcov, ktoré produkujú enzýmy metabolizmu kyseliny sialovej (sialidázy alebo N-acetylneuraminové lyázy).

Neexistuje druh cicavca, u ktorého by nebola prítomná prítomnosť sialových kyselín ako súčasť glykoproteínov všeobecne, sérových glykoproteínov, slizníc, ako súčasti štruktúr povrchových buniek alebo ako súčasť komplexných sacharidov..

Boli nájdené v kyslých oligosacharidoch mlieka a mledziva ľudí, hovädzieho dobytka, oviec, psov a ošípaných a tiež ako súčasť moču potkanov a ľudí..

Funkcia v procesoch bunkovej adhézie

Glykokonjugáty s časťami kyseliny sialovej hrajú dôležitú úlohu v procesoch výmeny informácií medzi susednými bunkami a medzi bunkami a ich prostredím..

Prítomnosť kyseliny sialovej v bunkových membránach prispieva k vytvoreniu negatívneho náboja na povrchu, čo má pozitívny vplyv na niektoré udalosti elektrostatického odpudzovania medzi bunkami a niektorými molekulami..

Okrem toho, záporný náboj dáva kyseliny sialovej v membráne úlohu v preprave pozitívne nabitých iónov.

Bolo publikované, že väzba endotelu a epitelu na bazálnu glomerulárnu membránu je uľahčená kyselinou sialovou, čo tiež ovplyvňuje kontakt medzi týmito bunkami..

Úloha v životných zložkách bunkových krvných zložiek

Kyselina sialová má dôležité funkcie ako súčasť glykoforínu A v plazmatickej membráne erytrocytov. Niektoré štúdie ukázali, že obsah kyseliny sialovej je nepriamo úmerný veku týchto buniek.

Erytrocyty liečené enzýmami neuraminidázy, ktoré sú zodpovedné za degradáciu kyseliny sialovej, drasticky znižujú svoj polčas v krvnom obehu zo 120 dní na niekoľko hodín. Rovnaký prípad bol pozorovaný u krvných doštičiek.

Trombocyty strácajú adhéznu a agregačnú kapacitu v neprítomnosti kyseliny sialovej vo svojich povrchových proteínoch. V lymfocytoch hrá kyselina sialová tiež dôležitú úlohu v procesoch bunkovej adhézie a rozpoznávania, ako aj v interakcii s povrchovými receptormi..

Funkcie v imunitnom systéme

Imunitný systém je schopný rozlišovať medzi vlastnými alebo invazívnymi štruktúrami založenými na rozpoznaní vzorcov kyseliny sialovej prítomnej v membránach..

Kyselina sialová, ako aj enzýmy neuraminidáza a sialyltransferáza, majú dôležité regulačné vlastnosti. Koncové časti kyseliny sialovej v glykokonjugátoch plazmatických membrán majú maskovacie funkcie alebo membránové receptory.

Okrem toho viacerí autori poukázali na možnosť, že kyselina sialová má antigénne funkcie, ale ešte nie je s istotou známa. Funkcie maskovania zvyškov kyseliny sialovej sú však veľmi dôležité pri regulácii buniek.

Maskovanie môže mať priamu alebo nepriamu ochrannú úlohu v závislosti od toho, či časť kyseliny sialovej priamo pokrýva antigénový sacharidový zvyšok, alebo či ide o kyselinu sialovú v susednom glykokonjugáte, ktorý maskuje antigénnu časť..

Niektoré protilátky majú zvyšky Neu5Ac, ktoré vykazujú vlastnosti neutralizujúce vírus, pretože tieto imunoglobulíny sú schopné zabrániť adhézii vírusov na konjugovaný sialo (glykokonjugáty s časťami kyseliny sialovej) v bunkovej membráne.

Ďalšie funkcie

V črevnom trakte hrajú sialové kyseliny rovnako dôležitú úlohu, pretože sú súčasťou mucínov, ktoré majú mazacie a ochranné vlastnosti, ktoré sú nevyhnutné pre celý organizmus..

Okrem toho sú kyseliny sialové prítomné aj v membránach bronchiálnych, gastrických a intestinálnych epitelových buniek, kde sa podieľajú na transporte, sekrécii a iných metabolických procesoch..

choroby

Sú známe mnohé ochorenia, ktoré zahŕňajú abnormality v metabolizme kyseliny sialovej a tieto sú známe ako sialidóza. Medzi najvýznamnejšie patrí sialuria a Sallaova choroba, ktoré sa vyznačujú vylučovaním močom s veľkými množstvami voľných sialových kyselín..

Ďalšie ochorenia imunologického poriadku súvisia so zmenami anabolických a katabolických enzýmov súvisiacich s metabolizmom kyseliny sialovej, ktoré spôsobujú aberantnú akumuláciu glykokonjugátov s časťami kyseliny sialovej.

Sú známe aj niektoré ochorenia súvisiace s krvnými faktormi, ako je napríklad trombocytopénia, ktorá spočíva v znížení hladiny krvných trombocytov pravdepodobne v dôsledku nedostatku kyseliny sialovej v membráne..

Von Willebrandova choroba zodpovedá defektu v adhéznej schopnosti trombocytov na glykokonjugátoch subendotelových membrán steny ciev, spôsobených nedostatkami alebo nedostatkami glykozylácie alebo sialylácie..

Glanzmannova trombasténia je ďalšia vrodená porucha agregácie trombocytov, ktorej koreňom je prítomnosť defektných glykoproteínov v membráne trombocytov. Ukázalo sa, že defekty týchto glykoproteínov súvisia so zníženým obsahom Neu5Ac.

referencie

  1. Clayden, J., Greeves, N., Warren, S., & Wothers, P. (2001). Organic Chemistry (1. vydanie). New York: Oxford University Press.
  2. Demchenko, A. V. (2008). Príručka chemickej glykozylácie: Pokroky v stereoselektivite a terapeutickom význame. Wiley-VCH.
  3. Rosenberg, A. (1995). Biológia kyseliny sialovej. New York: Springer Science + Business Media, LLC.
  4. Schauer, R. (1982). Sialové kyseliny: chémia, metabolizmus a funkcia. Springer-Verlag Wien New York.
  5. Traving, C., & Schauer, R. (1998). Štruktúra, funkcia a metabolizmus sialových kyselín. CMLS Cellular and Molecular Life Sciences, 54, 1330-1349.