Структура, функции и заболевания сиаловой кислоты

сиаловые кислоты они являются моносахаридами из девяти атомов углерода. Они принадлежат к семейству производных нейраминовой кислоты (5-амино-3,5-дидезокси-D-глицеро-D-галакто-нонулозоновая кислота) и широко распространены в природе, особенно в царстве животных.

Обычно они не встречаются в виде свободных молекул, но связаны α-гликозидными связями с молекулами углеводов или других молекул сиаловой кислоты и могут затем занимать концевые или внутренние позиции в линейной цепи углеводов..

Термин «сиаловая кислота» был впервые введен Гуннаром Бликсом в 1957 году, хотя предыдущие сообщения других исследователей указывают, что его открытие датируется одним или двумя предыдущими десятилетиями, когда они были описаны как часть сиало муциновых гликопротеинов и сиало сфинголипидов (ганглиозидов)..

Сиаловые кислоты присутствуют во многих сферах природы. Были обнаружены некоторые вирусы, патогенные бактерии, простейшие, ракообразные, плоские черви, насекомые и позвоночные, такие как рыбы, земноводные, птицы и млекопитающие. Напротив, они не были обнаружены ни в грибах, ни в водорослях, ни в растениях..

индекс

• 1 структура
• 2 функции
  • 2.1 Функция в процессах адгезии клеток
  • 2.2 Роль в жизни клеточных компонентов крови
  • 2.3 Функции в иммунной системе
  • 2.4 Другие функции
• 3 Болезни
• 4 Ссылки

структура

Сиаловые кислоты встречаются главным образом в концевой части гликопротеинов и поверхностных гликолипидов, обеспечивая большое разнообразие этих гликоконъюгатов. Дифференциальные паттерны «сиалилирования» являются продуктом экспрессии тканеспецифических гликозилтрансфераз (сиалилтрансфераз).

Структурно сиаловые кислоты принадлежат к семейству из примерно 40 природных производных нейраминовой кислоты, которые являются N-ацилированными, образуя две "родительские" структуры: N-ацетилнейраминовую кислоту (Neu5Ac) или N-гликолил нейраминовую кислоту (Neu5Gc).

Его структурные характеристики включают наличие аминогруппы (которая может быть модифицирована) в положении 5 и карбоновой группы в положении 1, которая может быть ионизирована при физиологическом pH. Дезоксигенированный углерод C-3 и молекула глицерина в положении C-6.

Многие производные возникают в результате замены гидроксильных групп в положениях C-4, C-7, C-8 и C-9 на ацетильную, гликолевую, лактильную, метиловую, сульфатную и фосфатную части; а также введение двойных связей между С-2 и С-3.

В конечном линейном положении связывание части сиаловой кислоты с олигосахаридной цепью включает в себя α-гликозидную связь между гидроксильной группой C-2-аномерного углерода сиаловой кислоты и гидроксильными группами C-3, C-атомов углерода. 4 или С-6 моносахаридной части.

Эти связи могут быть между остатками галактозы, N-ацетилглюкозамином, N-ацетилгалактозамином и, в некоторых уникальных ганглиозидах, глюкозой. Они могут быть заданы N-гликозидными или O-гликозидными связями.

функции

Считается, что сиаловые кислоты помогают паразитическим организмам выживать в организме хозяина; примером этого являются патогены млекопитающих, которые продуцируют ферменты метаболизма сиаловой кислоты (сиалидазы или N-ацетилнейраминовые лиазы).

Не существует видов млекопитающих, для которых присутствие сиаловых кислот не сообщалось как часть гликопротеинов в целом, сывороточных гликопротеинов, слизистых оболочек, как часть структур клеточной поверхности или как часть сложных углеводов..

Они были обнаружены в кислых олигосахаридах молока и молозива человека, крупного рогатого скота, овец, собак и свиней, а также в составе мочи крыс и людей..

Функция в процессах адгезии клеток

Гликоноконъюгаты с порциями сиаловой кислоты играют важную роль в процессах обмена информацией между соседними клетками и между клетками и их средой.

Наличие сиаловой кислоты в клеточных мембранах способствует установлению отрицательного заряда на поверхности, что имеет положительные последствия в некоторых случаях электростатического отталкивания между клетками и некоторыми молекулами..

Кроме того, отрицательный заряд придает сиаловой кислоте в мембране роль в транспорте положительно заряженных ионов..

Сообщалось, что сиаловая кислота облегчает связывание эндотелия и эпителия с базальной клубочковой мембраной, что также влияет на контакт между этими клетками..

Роль в жизни клеточных компонентов крови

Сиаловая кислота выполняет важные функции в составе гликофорина А в плазматической мембране эритроцитов. Некоторые исследования показали, что содержание сиаловой кислоты обратно пропорционально возрасту этих клеток.

Эритроциты, обработанные ферментами нейраминидазы, ответственными за деградацию сиаловой кислоты, резко сокращают период их полураспада в кровотоке со 120 дней до нескольких часов. Тот же самый случай наблюдался с тромбоцитами.

Тромбоциты теряют способность к адгезии и агрегации в отсутствие сиаловой кислоты в их поверхностных белках. В лимфоцитах сиаловая кислота также играет важную роль в процессах адгезии и узнавания клеток, а также во взаимодействии с поверхностными рецепторами..

Функции в иммунной системе

Иммунная система способна различать собственные или инвазивные структуры на основе распознавания паттернов сиаловой кислоты, присутствующих в мембранах..

Сиаловая кислота, а также ферменты нейраминидаза и сиалилтрансфераза обладают важными регуляторными свойствами. Конечные части сиаловой кислоты в гликоконъюгатах плазматической мембраны имеют маскирующие функции или как мембранные рецепторы.

Кроме того, несколько авторов подняли вопрос о том, что сиаловая кислота обладает антигенными функциями, но это еще точно не известно. Тем не менее, функции маскировки остатков сиаловой кислоты очень важны в регуляции клеток.

Маскировка может выполнять прямую или косвенную защитную роль в зависимости от того, покрывает ли часть сиаловой кислоты непосредственно антигенный углеводный остаток или является ли она сиаловой кислотой в соседнем гликоконъюгате, который маскирует антигенную часть..

Некоторые антитела имеют остатки Neu5Ac, которые проявляют нейтрализующие вирус свойства, поскольку эти иммуноглобулины способны предотвращать адгезию вирусов к конъюгированному сиало (гликоконъюгатам с частями сиаловой кислоты) в клеточной мембране.

Другие функции

В кишечном тракте сиаловые кислоты играют не менее важную роль, поскольку они являются частью муцина, обладающего смазывающими и защитными свойствами, необходимыми для всего организма..

Кроме того, сиаловые кислоты также присутствуют в мембранах эпителиальных клеток бронхов, желудка и кишечника, где они участвуют в транспорте, секреции и других метаболических процессах..

болезни

Известны многочисленные заболевания, связанные с нарушениями метаболизма сиаловой кислоты, которые известны как сиалидоз. Среди наиболее заметных - сиалурия и болезнь Саллы, которые характеризуются выделением с мочой большого количества свободных сиаловых кислот..

Другие заболевания иммунологического порядка связаны с изменениями анаболических и катаболических ферментов, связанных с метаболизмом сиаловой кислоты, которые вызывают аберрантное накопление гликоконъюгатов с порциями сиаловой кислоты..

Известны также некоторые заболевания, связанные с факторами крови, такие как тромбоцитопения, которая заключается в снижении уровня тромбоцитов в крови, вероятно, вызванном недостатком сиаловой кислоты в мембране..

Болезнь фон Виллебранда соответствует дефекту адгезионной способности тромбоцитов к гликоконъюгатам субэндотелиальной мембраны стенки кровеносного сосуда, вызванному недостатками или недостатками гликозилирования или сиалилирования..

Тромбастения Гланцмана является еще одним врожденным нарушением агрегации тромбоцитов, корнем которого является наличие дефектных гликопротеинов в мембране тромбоцитов. Было показано, что дефекты этих гликопротеинов связаны с пониженным содержанием Neu5Ac..

ссылки

1. Clayden J., Greeves N., Warren S. & Wothers P. (2001). Органическая химия (1-е изд.). Нью-Йорк: издательство Оксфордского университета.
2. Демченко А. В. (2008). Справочник по химическому гликозилированию: достижения в области стереоселективности и терапевтической значимости. Wiley-VCH.
3. Розенберг А. (1995). Биология сиаловых кислот. Нью-Йорк: Springer Science + Business Media, LLC.
4. Schauer R. (1982). Сиаловые кислоты: химия, метаболизм и функции. Springer-Verlag Wien Нью-Йорк.
5. Traving, C. & Schauer, R. (1998). Структура, функции и метаболизм сиаловых кислот. CMLS Cellular and Molecular Life Sciences, 54, 1330-1349.