Struktura, funkce a onemocnění kyseliny sialové

kyseliny sialové jsou to monosacharidy s devíti atomy uhlíku. Patří do rodiny derivátů kyseliny neuraminové (kyselina 5-amino-3,5-dideoxy-D-glycero-D-galakto-nonulosonová) a jsou široce distribuovány v přírodě, zejména v živočišné říši..

Obvykle se nevyskytují jako volné molekuly, ale jsou vázány α-glykosidickými vazbami na sacharidové molekuly nebo jiné molekuly kyseliny sialové, a pak mohou zaujímat terminální nebo vnitřní pozice v lineárním řetězci sacharidů..

Termín “kyselina sialová” byl vytvořen poprvé Gunnar Blix v roce 1957, ačkoli předchozí zprávy od jiných výzkumníků naznačují, že jeho objev pochází z jednoho nebo dvou předchozích desetiletí, když oni byli popisováni jako součást sialo mucinic glycoproteins a sialo sfingolipids (gangliosides) \ t.

Sialové kyseliny jsou přítomny ve většině oblastí přírody. Byly zjištěny některé viry, patogenní bakterie, prvoky, korýši, ploštěnci, hmyz a obratlovci, jako jsou ryby, obojživelníci, ptáci a savci. Nebyly nalezeny, naopak, u hub, řas nebo rostlin.

Index

• 1 Struktura
• 2 Funkce
  • 2.1 Funkce v procesech buněčné adheze
  • 2.2 Úloha v životnost buněčných krevních složek
  • 2.3 Funkce v imunitním systému
  • 2.4 Další funkce
• 3 Nemoci
• 4 Odkazy

Struktura

Kyseliny sialové se vyskytují hlavně v terminální části glykoproteinů a povrchových glykolipidů, což těmto glykokonjugátům poskytuje velkou rozmanitost. Diferenciální "sialylační" vzorce jsou výsledkem exprese tkáňově specifických glykosyltransferáz (sialyltransferáz).

Strukturálně, kyseliny sialové patří do rodiny asi 40 přírodních derivátů kyseliny neuraminové, které jsou N-acylované, což vede ke vzniku dvou "mateřských" struktur: kyselina N-acetylneuraminová (Neu5Ac) nebo kyselina N-glykolyl neuraminová (Neu5Gc).

Jeho strukturní charakteristiky zahrnují přítomnost aminoskupiny (která může být modifikována) v poloze 5 a karboxylové skupiny v poloze 1, která může být ionizována při fyziologickém pH. Deoxygenovaný uhlík C-3 a molekula glycerolu v poloze C-6.

Mnoho derivátů vzniká substitucí hydroxylových skupin v polohách C-4, C-7, C-8 a C-9 acetylovou, glykolovou, laktylovou, methylovou, sulfátovou a fosfátovou částí; stejně jako zavedení dvojných vazeb mezi C-2 a C-3.

V terminální lineární poloze vazba části kyseliny sialové na oligosacharidový řetězec zahrnuje a-glykosidovou vazbu mezi hydroxylovou skupinou anomerního uhlíku C-2 kyseliny sialové a hydroxylových skupin atomů uhlíku C-3, C-uhlíku. 4 nebo C-6 monosacharidové části.

Tyto vazby mohou být mezi galaktózovými zbytky, N-acetylglukosaminem, N-acetylgalaktosaminem a v některých unikátních gangliosidech, glukózou. Mohou být poskytnuty N-glykosidovými nebo O-glykosidovými vazbami.

Funkce

Předpokládá se, že kyseliny sialové pomáhají parazitickým organismům přežít v hostitelském organismu; příkladem jsou patogeny savců, které produkují enzymy metabolismu kyseliny sialové (sialidázy nebo N-acetylneuraminové lyasy).

Neexistuje druh savce, u kterého by nebyla přítomnost sialových kyselin hlášena jako součást glykoproteinů obecně, sérových glykoproteinů, sliznic, jako součást buněčných povrchových struktur nebo jako součást komplexních sacharidů..

Byly nalezeny v kyselých oligosacharidech mléka a mleziva lidí, skotu, ovcí, špičáků a prasat a také jako součást moči potkanů ​​a lidí..

Funkce v procesech buněčné adheze

Glykokonjugáty s částmi kyseliny sialové hrají důležitou roli v procesech výměny informací mezi sousedními buňkami a mezi buňkami a jejich prostředím..

Přítomnost kyseliny sialové v buněčných membránách přispívá k vytvoření negativního náboje na povrchu, což má pozitivní důsledky v některých případech elektrostatického odpuzování mezi buňkami a některými molekulami..

Kromě toho záporný náboj dává kyseliny sialové v membráně roli v transportu pozitivně nabitých iontů.

Bylo zjištěno, že vazba endotelu a epitelu na bazální glomerulární membránu je usnadněna kyselinou sialovou, což také ovlivňuje kontakt mezi těmito buňkami..

Role v životě buněčných krevních složek

Kyselina sialová má důležité funkce jako součást glykoforinu A v plazmatické membráně erytrocytů. Některé studie ukázaly, že obsah kyseliny sialové je nepřímo úměrný věku těchto buněk.

Erytrocyty ošetřené enzymy neuraminidázy, které jsou zodpovědné za degradaci kyseliny sialové, drasticky snižují svůj poločas rozpadu v krevním řečišti ze 120 dnů na několik hodin. Stejný případ byl pozorován u destiček.

Trombocyty ztrácejí schopnost adheze a agregace v nepřítomnosti kyseliny sialové v povrchových proteinech. V lymfocytech hraje kyselina sialová také důležitou roli v procesech buněčné adheze a rozpoznávání, stejně jako v interakci s povrchovými receptory..

Funkce v imunitním systému

Imunitní systém je schopen rozlišit mezi vlastními nebo invazivními strukturami založenými na rozpoznání vzorců kyseliny sialové přítomné v membránách..

Kyselina sialová, stejně jako enzymy neuraminidáza a sialyltransferáza, mají důležité regulační vlastnosti. Koncové části kyseliny sialové v glykokonjugátech plazmatické membrány mají maskovací funkce nebo membránové receptory.

Kromě toho několik autorů vzneslo možnost, že kyselina sialová má antigenní funkce, ale dosud není s jistotou známa. Funkce maskování zbytků kyseliny sialové jsou však velmi důležité v buněčné regulaci.

Maskování může mít přímou nebo nepřímou ochrannou úlohu v závislosti na tom, zda část kyseliny sialové přímo kryje zbytek antigenního sacharidu, nebo zda se jedná o kyselinu sialovou ve sousedním glykokonjugátu, který maskuje antigenní část..

Některé protilátky mají zbytky Neu5Ac, které vykazují vlastnosti neutralizující virus, protože tyto imunoglobuliny jsou schopny zabránit adhezi virů na konjugovaný sialo (glykokonjugáty s částmi kyseliny sialové) v buněčné membráně..

Další funkce

Ve střevním traktu hrají významnou roli kyseliny sialové, protože jsou součástí mucinů, které mají mazací a ochranné vlastnosti, které jsou nezbytné pro celý organismus..

Kromě toho jsou kyseliny sialové přítomny také v membránách bronchiálních, žaludečních a střevních epiteliálních buněk, kde se podílejí na transportu, sekreci a jiných metabolických procesech..

Nemoci

Je známo mnoho onemocnění, která zahrnují abnormality v metabolismu kyseliny sialové a tyto jsou známé jako sialidóza. Mezi nejvýznamnější patří sialurie a Sallaova choroba, které se vyznačují vylučováním moči s velkým množstvím volných kyselin sialových.

Další nemoci imunologického řádu se týkají změn anabolických a katabolických enzymů souvisejících s metabolismem kyseliny sialové, které způsobují aberantní akumulaci glykokonjugátů s částmi kyseliny sialové.

Jsou také známa některá onemocnění související s krevními faktory, jako je trombocytopenie, která spočívá ve snížení hladiny krevních trombocytů, pravděpodobně způsobené nedostatkem kyseliny sialové v membráně..

Von Willebrandova choroba odpovídá defektu v adhezní schopnosti trombocytů k glykokonjugátům subendotheliální membrány stěny cév, způsobeným nedostatkem nebo nedostatkem glykosylace nebo sialylace.

Glanzmannova trombastenie je další vrozená porucha agregace trombocytů, jejíž kořenem je přítomnost defektních glykoproteinů v membráně trombocytů. Bylo prokázáno, že defekty těchto glykoproteinů mají co do činění se sníženým obsahem Neu5Ac.

Odkazy

1. Clayden, J., Greeves, N., Warren, S., & Wothers, P. (2001). Organic Chemistry (1. ed.). New York: Oxford University Press.
2. Demchenko, A. V. (2008). Handbook of Chemical Glycosylation: Pokroky ve stereoselektivitě a terapeutickém významu. Wiley-VCH.
3. Rosenberg, A. (1995). Biologie sialových kyselin. New York: Springer Science + Business Media, LLC.
4. Schauer, R. (1982). Sialic Acids: Chemie, metabolismus a funkce. Springer-Verlag Wien New York.
5. Traving, C., & Schauer, R. (1998). Struktura, funkce a metabolismus sialových kyselin. CMLS buněčné a molekulární biologické vědy, 54, 1330-1349.