Struktura, funkcije in bolezni sialične kisline



The sialne kisline so monosaharidi z devetimi atomi ogljika. Spadajo v družino derivatov nevraminske kisline (5-amino-3,5-dideoksi-D-glicero-D-galakto-nonulosonska kislina) in so široko razširjeni v naravi, zlasti v živalskem svetu..

Običajno se ne pojavljajo kot proste molekule, vendar so povezane z α-glikozidnimi vezmi z molekulami ogljikovih hidratov ali drugimi molekulami sialične kisline in lahko nato zasedejo končne ali notranje položaje znotraj linearne verige ogljikovih hidratov.

Izraz "sialična kislina" je prvič skoval Gunnar Blix leta 1957, čeprav prejšnja poročila drugih raziskovalcev kažejo, da je njegovo odkritje iz enega ali dveh prejšnjih desetletij, ko so bili opisani kot del sialo mucinic glikoproteinov in sialo sfingolipidov (gangliozidi)..

Sialične kisline so prisotne v večini območij narave. Ugotovljeni so bili nekateri virusi, patogene bakterije, protozoe, raki, ravne črvi, žuželke in vretenčarji, kot so ribe, dvoživke, ptice in sesalci. Nasprotno, v glivah, algah ali rastlinah niso našli.

Indeks

  • 1 Struktura
  • 2 Funkcije
    • 2.1 Funkcija v procesih celične adhezije
    • 2.2 Vloga v življenjski dobi sestavin celične krvi
    • 2.3 Funkcije v imunskem sistemu
    • 2.4 Druge funkcije
  • 3 Bolezni
  • 4 Reference

Struktura

Sialične kisline se pojavljajo predvsem v terminalnem delu glikoproteinov in površinskih glikolipidov, kar zagotavlja veliko raznolikost teh glikokonjugatov. Diferencialni "sialilacijski" vzorci so produkt izražanja tkivno specifičnih glikoziltransferaz (sialiltransferaz)..

Strukturno sialne kisline sodijo v družino približno 40 naravnih derivatov nevraminske kisline, ki so N-acilirane, kar povzroči nastanek dveh "starševskih" struktur: N-acetilneaminske kisline (Neu5Ac) ali N-glikolil neuraminske kisline (Neu5Gc).

Njegove strukturne značilnosti vključujejo prisotnost amino skupine (ki se lahko modificira) v položaju 5 in karboksilna skupina na položaju 1, ki se lahko ionizira pri fiziološkem pH. Deoksigeniran C-3 ogljik in molekula glicerola na C-6 položaju.

Mnogi derivati ​​izhajajo iz substitucije hidroksilnih skupin na položajih C-4, C-7, C-8 in C-9 z acetilnimi, glikolnimi, laktilnimi, metilnimi, sulfatnimi in fosfatnimi deli; kot tudi uvedba dvojnih vezi med C-2 in C-3.

V terminalnem linearnem položaju vezava dela sialične kisline na oligosaharidno verigo vključuje a-glikozidno vez med hidroksilno skupino C-2 anomernega ogljika sialične kisline in hidroksilne skupine C-3, C-ogljikovih atomov. 4 ali C-6 monosaharidnega dela.

Te vezi so lahko med galaktoznimi ostanki, N-acetilglukozaminom, N-acetilgalaktozaminom in nekaterimi edinstvenimi gangliozidi, glukozo. Lahko jih damo z N-glikozidnimi ali O-glikozidnimi vezmi.

Funkcije

Domneva se, da sialične kisline pomagajo preživeti parazitske organizme v gostiteljskem organizmu; Primer tega so patogeni sesalcev, ki proizvajajo encime presnove sialne kisline (sialidaze ali N-acetilneuraminske liaze)..

Ni vrste sesalcev, za katere prisotnost sialičnih kislin ni bila prijavljena kot del glikoproteinov na splošno, serumskih glikoproteinov, sluznic, kot del celičnih površinskih struktur ali kot del kompleksnih ogljikovih hidratov..

Najdemo jih v kislih oligosaharidih mleka in kolostruma ljudi, goveda, ovc, psov in prašičev ter tudi kot del urina podgan in ljudi..

Funkcija v procesih celične adhezije

Glikokonjugati z deli sialične kisline imajo pomembno vlogo pri procesih izmenjave informacij med sosednjimi celicami ter med celicami in njihovim okoljem..

Prisotnost sialne kisline v celičnih membranah prispeva k vzpostavitvi negativnega naboja na površini, kar ima pozitivne posledice v nekaterih primerih elektrostatičnega odbijanja med celicami in nekaterimi molekulami..

Poleg tega negativni naboj daje sialičnim kislinam v membrani vlogo pri transportu pozitivno nabitih ionov.

Poročali so, da je povezovanje endotelija in epitelija z bazalno glomerularno membrano olajšano s sialično kislino, kar vpliva tudi na stik med temi celicami..

Vloga v življenjski dobi celičnih komponent krvi

Sialična kislina ima pomembne funkcije kot del glikoforina A v plazemski membrani eritrocitov. Nekatere študije so pokazale, da je vsebnost sialne kisline obratno sorazmerna s starostjo teh celic.

Eritrociti, zdravljeni z nevraminidaznimi encimi, odgovornimi za razgradnjo sialične kisline, drastično zmanjšajo razpolovni čas v krvnem obtoku s 120 dni na nekaj ur. Enako velja za trombocite.

Trombociti izgubijo sposobnost adhezije in agregacije v odsotnosti sialične kisline v svojih površinskih beljakovinah. V limfocitih ima sialična kislina pomembno vlogo tudi pri procesih celične adhezije in prepoznavanja ter v interakciji s površinskimi receptorji..

Funkcije v imunskem sistemu

Imunski sistem je sposoben razlikovati med lastnimi ali invazivnimi strukturami, ki temeljijo na prepoznavanju vzorcev sialične kisline v membranah..

Sialična kislina, kot tudi encimi nevraminidaza in sialiltransferaza, imajo pomembne regulativne lastnosti. Končni deli sialične kisline v glikokonjugatih plazemske membrane imajo funkcijo maskiranja ali membranske receptorje.

Poleg tega je več avtorjev izpostavilo možnost, da ima sialična kislina antigenske funkcije, vendar še ni zanesljivo znana. Vendar so funkcije zakrivanja ostankov sialične kisline zelo pomembne pri regulaciji celic.

Maskiranje ima lahko neposredno ali posredno zaščitno vlogo, odvisno od tega, ali del sialične kisline neposredno pokriva antigenski ogljikov hidratni ostanek, ali je sialična kislina v sosednjem glikokonjugatu, ki maskira antigenski del..

Nekatera protitelesa imajo ostanke Neu5Ac, ki kažejo lastnosti, ki nevtralizirajo virus, ker so ti imunoglobulini sposobni preprečiti adhezijo virusov na konjugirani sialo (glikokonjugati z deli sialične kisline) v celični membrani..

Druge funkcije

V črevesnem traktu imajo sialične kisline pomembno vlogo, saj so del mucinov, ki imajo mazalne in zaščitne lastnosti, bistvene za celoten organizem..

Poleg tega so v membranah bronhialnih, želodčnih in črevesnih epitelijskih celic prisotne tudi sialične kisline, kjer sodelujejo pri transportu, izločanju in drugih presnovnih procesih..

Bolezni

Znane so številne bolezni, ki vključujejo nenormalnosti v presnovi sialične kisline in so znane kot sialidoza. Med najpomembnejšimi so sialurija in Sallina bolezen, za katere je značilno izločanje z veliko količino prostih sialičnih kislin v urinu..

Druge bolezni imunološkega reda so povezane s spremembami anaboličnih in katabolnih encimov, povezanih s presnovo sialične kisline, ki povzročajo nenormalno kopičenje glikokonjugatov z deli sialične kisline..

Znane so tudi nekatere bolezni, povezane s krvnimi dejavniki, kot je trombocitopenija, ki je sestavljena iz zmanjšanja ravni trombocitov v krvi, ki so verjetno posledica pomanjkanja sialične kisline v membrani..

Von Willebrandova bolezen ustreza pomanjkljivosti adhezijske sposobnosti trombocitov do glikokonjugatov subendotelne membrane v krvni steni, ki jih povzročajo pomanjkljivosti ali pomanjkljivosti glikozilacije ali sialilacije..

Glanzmannova trombastenija je še ena prirojena agregacijska motnja trombocitov, katere koren je prisotnost defektnih glikoproteinov v membrani trombocitov. Dokazano je bilo, da so pomanjkljivosti teh glikoproteinov povezane z zmanjšano vsebnostjo Neu5Ac.

Reference

  1. Clayden, J., Greeves, N., Warren, S., & Wothers, P. (2001). Organic Chemistry (1. izd.). New York: Oxford University Press.
  2. Demchenko, A. V. (2008). Priročnik o kemijski glikozilaciji: napredek v stereoselektivnosti in terapevtski ustreznosti. Wiley-VCH.
  3. Rosenberg, A. (1995). Biologija sialičnih kislin. New York: Springer Science + Business Media, LLC.
  4. Schauer, R. (1982). Sialične kisline: kemija, presnova in delovanje. Springer-Verlag Wien New York.
  5. Traving, C., & Schauer, R. (1998). Struktura, funkcija in presnova sialičnih kislin. CMLS Cellular and Molecular Life Sciences, 54, 1330-1349.