Структура, функции и заболявания на сиаловата киселина

на сиалови киселини те са монозахариди с девет въглеродни атома. Те принадлежат към семейството на производни на невраминова киселина (5-амино-3,5-дидеокси-D-глицеро-D-галакто-нонулозонова киселина) и са широко разпространени в природата, особено в животинското царство..

Обикновено те не се срещат като свободни молекули, но са свързани чрез α-гликозидни връзки с въглехидратни молекули или други молекули на сиалова киселина и след това могат да заемат крайни или вътрешни позиции в линейна верига от въглехидрати.

Терминът "сиалова киселина" е въведен за първи път от Gunnar Blix през 1957 г., въпреки че предишни доклади от други изследователи показват, че откритието му датира от една или две предишни десетилетия, когато те са описани като част от сиало муцинични гликопротеини и сиало сфинголипиди (ганглиозиди).

Сиаловите киселини присъстват в голяма част от природата. Открити са някои вируси, патогенни бактерии, протозои, ракообразни, плоски червеи, насекоми и гръбначни животни като риби, земноводни, птици и бозайници. Напротив, те не са открити в гъбички, водорасли или растения.

индекс

• 1 Структура
• 2 Функции
  • 2.1 Функция в процесите на клетъчна адхезия
  • 2.2 Роля в живота на клетъчните кръвни съставки
  • 2.3 Функции в имунната система
  • 2.4 Други функции
• 3 Заболявания
• 4 Препратки

структура

Сиаловите киселини се срещат главно в крайната част на гликопротеините и повърхностните гликолипиди, осигурявайки голямо разнообразие на тези гликоконюгати. Диференциалните модели на "сиалиране" са продукт на експресията на тъканно-специфични гликозилтрансферази (сиалилтрансферази).

Структурно, сиаловите киселини принадлежат към семейство от около 40 естествени производни на невраминова киселина, които са N-ацилирани, което води до образуване на две "родителски" структури: N-ацетилневраминова киселина (Neu5Ac) или N-гликолилна невраминова киселина (Neu5Gc).

Неговите структурни характеристики включват присъствието на аминогрупа (която може да бъде модифицирана) в позиция 5 и карбоксилна група в позиция 1, която може да бъде йонизирана при физиологично рН. Деоксигениран С-3 въглерод и молекула на глицерол в С-6 позиция.

Много производни произтичат от заместването на хидроксилните групи в позиции С-4, С-7, С-8 и С-9 с ацетил, гликол, лактил, метил, сулфат и фосфатни части; както и въвеждането на двойни връзки между С-2 и С-3.

В крайното линейно положение, свързването на част от сиалова киселина към олигозахаридна верига включва а-гликозидна връзка между хидроксилната група на С-2 аномерния въглерод на сиаловата киселина и хидроксилните групи на С-3, С-въглеродните атоми. 4 или С-6 от монозахаридната част.

Тези връзки могат да бъдат между галактозни остатъци, N-ацетилглюкозамин, N-ацетилгалактозамин и в някои уникални ганглиозиди, глюкоза. Те могат да бъдат дадени чрез N-гликозидни или О-гликозидни връзки.

функции

Смята се, че сиаловите киселини помагат на паразитните организми да оцелеят в организма на гостоприемника; Пример за това са патогени на бозайници, които произвеждат ензими на метаболизма на сиалова киселина (сиалидази или N-ацетилневраминови лиази).

Няма вид бозайник, за който присъствието на сиалови киселини не е докладвано като част от гликопротеините като цяло, серумните гликопротеини, лигавиците, като част от клетъчната повърхностна структура или като част от сложни въглехидрати.

Те са открити в киселите олигозахариди на млякото и коластрата при хора, говеда, овце, кучета и прасета, както и като част от урината на плъхове и хора..

Функция в процесите на клетъчна адхезия

Гликоконюгатите с части от сиалова киселина играят важна роля в процесите на обмен на информация между съседни клетки и между клетките и тяхната среда..

Наличието на сиалова киселина в клетъчните мембрани допринася за установяването на отрицателен заряд на повърхността, което има положителни последствия в някои случаи на електростатично отблъскване между клетките и някои молекули..

В допълнение, отрицателният заряд дава на сиаловите киселини в мембраната роля в транспорта на положително заредени йони.

Докладвано е, че свързването на ендотелиума и епитела към базалната гломерулна мембрана се улеснява от сиалова киселина и това също влияе върху контакта между тези клетки..

Роля в живота на клетъчните кръвни съставки

Сиаловата киселина има важни функции като част от гликофорин А в плазмената мембрана на еритроцитите. Някои изследвания показват, че съдържанието на сиалова киселина е обратно пропорционално на възрастта на тези клетки.

Еритроцитите, третирани с невраминидазни ензими, отговорни за разграждането на сиаловата киселина, драстично намаляват своя полуживот в кръвния поток от 120 дни на няколко часа. Същият случай е наблюдаван и при тромбоцитите.

Тромбоцитите губят адхезионна способност и капацитет на агрегация в отсъствието на сиалова киселина в техните повърхностни протеини. В лимфоцитите сиаловата киселина също играе важна роля в процесите на клетъчна адхезия и разпознаване, както и при взаимодействие с повърхностни рецептори..

Функции в имунната система

Имунната система е способна да различава собствени или инвазивни структури на базата на разпознаването на моделите на сиаловата киселина, налични в мембраните..

Сиаловата киселина, както и ензимите невраминидаза и сиалилтрансфераза притежават важни регулаторни свойства. Крайните части на сиаловата киселина в гликоконюгатите на плазмената мембрана имат маскиращи функции или като мембранни рецептори.

Освен това, няколко автори повдигат възможността, че сиаловата киселина има антигенни функции, но все още не е известна със сигурност. Въпреки това, функциите за маскиране на остатъците на сиалова киселина са много важни за клетъчното регулиране.

Маскирането може да има директна или индиректна защитна роля, в зависимост от това, дали частта на сиаловата киселина директно покрива антигенния въглехидратен остатък или дали е сиалова киселина в съседен гликоконюгат, който маскира антигенната част..

Някои антитела имат остатъци от Neu5Ac, които проявяват вирус-неутрализиращи свойства, тъй като тези имуноглобулини са способни да предотвратят адхезията на вирусите към конюгирания сиало (гликоконюгати с части от сиалова киселина) в клетъчната мембрана..

Други функции

В чревния тракт сиаловите киселини играят също толкова важна роля, тъй като те са част от муцините, които имат смазочни и защитни свойства, съществени за целия организъм..

Освен това, в мембраните на бронхиалните, стомашните и чревни епителни клетки присъстват и сиалови киселини, където те участват в транспорта, секрецията и други метаболитни процеси..

заболявания

Известни са многобройни заболявания, които включват аномалии в метаболизма на сиалова киселина и те са известни като сиалидоза. Сред най-важните са сиалурия и болест на Сала, които се характеризират с екскреция с урината с големи количества свободни сиалови киселини..

Други заболявания на имунологичния ред са свързани с измененията на анаболните и катаболните ензими, свързани с метаболизма на сиаловата киселина, които причиняват нетипично натрупване на гликоконюгати с части от сиалова киселина..

Известни са и някои заболявания, свързани с кръвните фактори, като тромбоцитопения, която се състои в намаляване на нивото на кръвните тромбоцити, вероятно причинено от липсата на сиалова киселина в мембраната..

Заболяването на Von Willebrand съответства на дефект в адхезионния капацитет на тромбоцитите към гликоконюгатите на субендотелиалната мембрана на стената на кръвоносните съдове, причинени от недостатъци или недостатъци на гликозилиране или сиалиране..

Тромбастенията на Glanzmann е друго вродено тромбоцитно агрегатно разстройство, чийто корен е наличието на дефектни гликопротеини в мембраната на тромбоцитите. Доказано е, че дефектите в тези гликопротеини са свързани с намалено съдържание на Neu5Ac.

препратки

1. Clayden, J., Greeves, N., Warren, S., & Wothers, P. (2001). Organic Chemistry (Първо издание). Ню Йорк: Oxford University Press.
2. Демченко, А. В. (2008). Наръчник за химическа гликозилация: Напредък в стереоселективността и терапевтичната значимост. Wiley-VCH.
3. Rosenberg, A. (1995). Биология на сиаловите киселини. Ню Йорк: Springer Science + Business Media, LLC.
4. Schauer, R. (1982). Сиалови киселини: химия, метаболизъм и функция. Springer-Verlag Wien Ню Йорк.
5. Traving, C., & Schauer, R. (1998). Структура, функция и метаболизъм на сиаловите киселини. CMLS Cellular and Molecular Life Sciences, 54, 1330-1349.