KYSELINA SIALOVÁ: ŠTRUKTÚRA, FUNKCIE A CHOROBY - BIOLÓGIE - 2024

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

Normálne sa nevyskytujú ako voľné molekuly, ale sú spojené a-glukozidickými väzbami k uhľovodíkovým molekulám alebo k iným molekulám kyseliny sialovej a môžu potom obsadzovať terminálne alebo vnútorné polohy v lineárnom uhľovodíkovom reťazci.

Schéma molekuly kyseliny sialovej (Zdroj: Užívateľ: glykoform prostredníctvom Wikimedia Commons)

Pojem „kyselina sialová“ bol prvýkrát razený Gunnarom Blixom v roku 1957, hoci predchádzajúce správy ostatných vedcov naznačujú, že ich objav sa datuje o desať rokov alebo o dva skôr, keď boli opísané ako súčasť sialo mucínových glykoproteínov a sialo sialo sfingolipidov (gangliozidov). ,

Kyseliny sialové sú prítomné vo väčšine kráľovstiev prírody. Boli zistené u niektorých vírusov, patogénnych baktérií, prvokov, kôrovcov, ploštíc, hmyzu a stavovcov, ako sú ryby, obojživelníky, vtáky a cicavce. Naopak, nenašli sa v hubách, riasach alebo rastlinách.

štruktúra

Kyseliny sialové sa vyskytujú hlavne v koncovej časti povrchových glykoproteínov a glykolipidov, čo poskytuje veľkú rozmanitosť týmto glykokonjugátom. Diferenčné "sialylačné" vzorce sú produktmi expresie tkanivovo špecifických glykozyltransferáz (sialyltransferáz).

Štruktúrne kyseliny sialové patria do skupiny asi 40 prírodných derivátov kyseliny neuraminovej, ktoré sú N-acylované, čo vedie k vzniku dvoch „rodičovských“ štruktúr: kyseliny N-acetylneuraminovej (Neu5Ac) alebo kyseliny N-glykolyl-neuraminovej (Neu5Gc) ,

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

Schéma molekuly kyseliny sialovej so stanovením uhlíkov (Zdroj: Užívateľ: glykoform prostredníctvom Wikimedia Commons)

Mnoho derivátov vzniká substitúciou hydroxylových skupín v polohách C-4, C-7, C-8 a C-9 acetyl, glykol, laktyl, metyl, sulfát a fosfát; ako aj zavedenie dvojitých väzieb medzi C-2 a C-3.

V lineárnej koncovej polohe znamená pripojenie časti sialovej kyseliny k oligosacharidovému reťazcu a-glukozidovú väzbu medzi hydroxylovou skupinou C-2 anomérneho uhlíka kyseliny sialovej a hydroxylovými skupinami uhlíkov C-3, C-uhlík. 4 alebo C-6 monosacharidovej časti.

Tieto väzby môžu byť medzi zvyškami galaktózy, N-acetylglukozamínom, N-acetylgalaktozamínom a v niektorých jedinečných gangliozidoch glukózou. Môžu sa vyskytovať prostredníctvom N-glykozidických alebo O-glykozidických väzieb.

Vlastnosti

Kyseliny sialové sú považované za látky, ktoré pomáhajú prežiť parazitárne organizmy v hostiteľskom organizme; príklady sú cicavčie patogény, ktoré produkujú enzýmy metabolizmu kyseliny sialovej (sialidázy alebo N-acetylneuraminové lyázy).

Neexistuje žiadny druh cicavcov, u ktorého prítomnosť kyseliny sialovej nebola hlásená ako súčasť glykoproteínov všeobecne, glykoproteíny v sére, sliznice, ako súčasť štruktúr bunkového povrchu alebo ako súčasť komplexných uhľohydrátov.

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

Úloha 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 pozitívne následky v niektorých elektrostatických odpudivých javoch medzi bunkami a niektorými molekulami.

Záporný náboj ďalej dodáva kyselinám sialové v membráne úlohu pri transporte kladne nabitých iónov.

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

Úloha v životnosti zložiek krvných buniek

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 ošetrené neuraminidázovými enzýmami, ktoré sú zodpovedné za degradáciu kyseliny sialovej, drasticky znižujú svoj polčas v krvi z 120 dní na niekoľko hodín. Rovnaký prípad bol pozorovaný aj pri doštičkách.

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

Funkcie imunitného systému

Imunitný systém je schopný rozlišovať medzi svojimi vlastnými alebo inváznymi štruktúrami na základe rozpoznania vzorcov kyseliny sialovej prítomných v membránach.

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

Rôzni autori navyše poukázali na možnosť, že kyselina sialová má antigénne funkcie, ale s istotou to ešte nie je známe. Pri regulácii buniek sú však veľmi dôležité maskovacie funkcie zvyškov kyseliny sialovej.

Maskovanie môže mať priamu alebo nepriamu ochrannú úlohu v závislosti od toho, či časť kyseliny sialovej priamo pokrýva antigénny zvyšok uhľohydrátov alebo či je to kyselina sialová 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 iba na konjugáty (glykokonjugáty s časťami kyseliny sialovej) na bunkovej membráne.

Ďalšie funkcie

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

Kyseliny sialové sú okrem toho tiež prítomné v membránach epitelových buniek žalúdka, žalúdka a čriev, kde sa podieľajú na transporte, sekrécii a ďalších metabolických procesoch.

choroby

O mnohých ochoreniach je známe, že zahŕňajú abnormality v metabolizme kyseliny sialovej, a tieto sa nazývajú sialidóza. Medzi najvýznamnejšie patrí sialúria a Sallaova choroba, ktoré sa vyznačujú vylučovaním moču veľkým množstvom voľných sialových kyselín.

Iné choroby imunologickej povahy sa týkajú zmien anabolických a katabolických enzýmov súvisiacich s metabolizmom kyseliny sialovej, ktoré spôsobujú aberantnú akumuláciu glykokonjugátov s časťami kyseliny sialovej.

Známe sú aj niektoré choroby súvisiace s krvnými faktormi, ako je trombocytopénia, ktorá spočíva v znížení hladiny trombocytov v krvi pravdepodobne spôsobenom nedostatkom kyseliny sialovej v membráne.

Von Willebrandova choroba zodpovedá defektu v schopnosti trombocytov priľnúť k subendoteliálnym membránovým glykokonjugátom steny krvných ciev, ktoré sú spôsobené nedostatkami alebo nedostatkami v glykozylácii alebo sialylácii.

Glanzmannova trombasténia je ďalšou vrodenou poruchou agregácie trombocytov, ktorej koreňom je prítomnosť defektných glykoproteínov v membráne trombocytov. Ukázalo sa, že defekty v týchto glykoproteínoch sú spojené 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, AV (2008). Príručka chemickej glykozylácie: pokroky v stereoselektivite a terapeutickom význame. Wiley-VCH.
3. Rosenberg, A. (1995). Biológia sialových kyselín. New York: Springer Science + Business Media, LLC.
4. Schauer, R. (1982). Kyseliny sialové: 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.