Структура, функції і захворювання сіалової кислоти

The сіалові кислоти вони є моносахаридами з дев'яти атомів вуглецю. Вони належать до сімейства похідних нейрамінової кислоти (5-аміно-3,5-дидезокси-D-глицеро-D-галакто-нонулоновая кислота) і широко поширені в природі, особливо в тваринному світі..

Вони зазвичай не виникають як вільні молекули, але пов'язані α-глікозидними зв'язками з молекулами вуглеводів або іншими молекулами сиаловой кислоти, а потім можуть займати кінцеві або внутрішні положення в лінійній ланцюзі вуглеводів.

Термін "сиаловая кислота" вперше був придуманий Гуннаром Блікс в 1957 році, хоча попередні звіти інших дослідників вказують, що його відкриття датується одним або двома попередніми десятиліттями, коли вони були описані як частина сиало муцинових глікопротеїнів і сиало сфинголипидов (ганглиозидов)..

Сіалові кислоти присутні в більшості сфер природи. Виявлено деякі віруси, патогенні бактерії, найпростіші, ракоподібні, плоскі хробаки, комахи та хребетні, такі як риби, земноводні, птахи та ссавці. Їх не виявлено, навпаки, у грибах, водоростях або рослинах.

Індекс

• 1 Структура
• 2 Функції
  • 2.1 Функція в процесах клітинної адгезії
  • 2.2 Роль у житті клітинних компонентів крові
  • 2.3 Функції в імунній системі
  • 2.4 Інші функції
• 3 Захворювання
• 4 Посилання

Структура

Сіалові кислоти зустрічаються в основному в кінцевій частині глікопротеїнів і поверхневих гликолипидах, забезпечуючи велику різноманітність цих гликоконъюгатов. Диференціальні структури «сиалилирования» є продуктом експресії специфічних для тканини глікозилтрансфераз (сиалилтрансфераз).

Структурно, сіалові кислоти належать до сімейства близько 40 природних похідних нейрамінової кислоти, які є N-ацильованими, що призводить до появи двох «батьківських» структур: N-ацетилнейрамінова кислота (Neu5Ac) або N-гліколілурамінова кислота (Neu5Gc).

Його структурні характеристики включають присутність аміногрупи (яка може бути модифікована) в положенні 5 і карбоксильної групи в положенні 1, яка може бути іонізована при фізіологічному рН. Деоксигенированний С-3 вуглець і молекула гліцерину в положенні С-6.

Багато похідні виникають в результаті заміщення гідроксильних груп в положеннях C-4, C-7, C-8 і C-9 ацетильними, глікольними, лактильними, метильними, сульфатними і фосфатними порціями; а також введення подвійних зв'язків між С-2 і С-3.

У кінцевому лінійному положенні зв'язування частини сиаловой кислоти з олигосахаридной ланцюгом включає α-глікозидну зв'язок між гідроксильною групою С-2 аномерного вуглецю сіалової кислоти і гідроксильними групами С-3, С-атомів вуглецю. 4 або С-6 моносахаридної частини.

Ці зв'язки можуть бути між залишками галактози, N-ацетилглюкозаміном, N-ацетилгалактозаміном і в деяких унікальних ганглиозидах, глюкози. Їх можна надати N-глікозидними або O-глікозидними зв'язками.

Функції

Вважається, що сіалові кислоти допомагають паразитним організмам виживати в організмі господаря; Прикладом цього є патогени ссавців, які продукують ферменти метаболізму сіалової кислоти (сіалідази або N-ацетилнейрамінові ліази)..

Не існує видів ссавців, для яких присутність сиалових кислот не повідомляється як частина глікопротеїнів в цілому, глікопротеїнів сироватки, слизових оболонок, як частина клітинних поверхневих структур або як частина складних вуглеводів.

Вони були виявлені в кислих олігосахаридах молока і молозива людей, великої рогатої худоби, овець, іклів і свиней, а також у складі сечі щурів і людини.

Функція в процесах клітинної адгезії

Глікокон'югати з порціями сиаловой кислоти відіграють важливу роль у процесах обміну інформацією між сусідніми клітинами і між клітинами та їх середовищем.

Наявність сиаловой кислоти в клітинних мембранах сприяє встановленню негативного заряду на поверхні, що має позитивні наслідки в деяких випадках електростатичного відштовхування між клітинами і деякими молекулами.

Крім того, негативний заряд дає сіалові кислоти в мембрані ролі в транспортуванні позитивно заряджених іонів.

Повідомлялося, що зв'язування ендотелію і епітелію з базальною клубочковою мембраною полегшується сиаловой кислотою, і це також впливає на контакт між цими клітинами..

Роль у житті клітинних компонентів крові

Сіалова кислота має важливі функції як частина глікофорину А в плазматичній мембрані еритроцитів. Деякі дослідження показали, що вміст сиаловой кислоти обернено пропорційно віку цих клітин.

Еритроцити, оброблені ферментами нейрамінідази, відповідальними за деградацію сиаловой кислоти, різко знижують час напівжиття в крові від 120 днів до декількох годин. Такий же випадок спостерігався і при тромбоцитах.

Тромбоцити втрачають адгезійну і агрегаційну здатність у відсутності сиаловой кислоти в їх поверхневих білках. У лімфоцитах сиаловая кислота також відіграє важливу роль у процесах адгезії та розпізнавання клітин, а також у взаємодії з поверхневими рецепторами.

Функції в імунній системі

Імунна система здатна розрізняти власні або інвазивні структури на основі розпізнавання моделей сиаловой кислоти, наявних у мембранах..

Сиаловая кислота, а також ферменти нейрамінідази і сіалілтрансферази, володіють важливими регуляторними властивостями. Термінальні ділянки сиаловой кислоти в гликоконъюгатах плазматичних мембран мають маскуючі функції або мембранні рецептори.

Крім того, кілька авторів підняли можливість того, що сиаловая кислота має антигенні функції, але вона ще не відома з певністю. Однак функції маскування залишків сиаловой кислоти дуже важливі в регуляції клітин.

Маскування може мати пряму або непряму захисну роль, залежно від того, чи частина сиаловой кислоти безпосередньо охоплює антигенний вуглеводний залишок, або це сиаловая кислота в сусідньому гликоконъюгате, який маскує антигенну частину..

Деякі антитіла мають залишки Neu5Ac, які проявляють вірусно-нейтралізуючі властивості, оскільки ці імуноглобуліни здатні запобігати адгезію вірусів до кон'югованого сиало (глікокон'югати з частками сиаловой кислоти) в клітинній мембрані..

Інші функції

У кишковому тракті не менш важливу роль відіграють сіалові кислоти, оскільки вони є частиною муцинів, які мають мастильні та захисні властивості, необхідні для всього організму..

Крім того, сіалові кислоти також присутні в мембранах бронхіальних, шлункових і кишкових епітеліальних клітин, де вони беруть участь у транспортуванні, секреції та інших метаболічних процесах.

Захворювання

Відомі численні захворювання, які пов'язані з порушеннями в метаболізмі сиаловой кислоти і відомі як сиалідоз. Серед найбільш помітних - сіалурія і хвороба Салла, які характеризуються екскрецією сечі з великою кількістю вільних сиалових кислот..

Інші захворювання імунологічного порядку пов'язані зі змінами анаболічних і катаболічних ферментів, пов'язаних з метаболізмом сиаловой кислоти, які викликають аберантне накопичення глікокон'югатів порціями сіалової кислоти..

Відомі також деякі захворювання, пов'язані з факторами крові, такі як тромбоцитопенія, яка полягає в зниженні рівня тромбоцитів крові, ймовірно, викликаних відсутністю сиалової кислоти в мембрані..

Хвороба фон Віллебранда відповідає дефекту адгезійної здатності тромбоцитів до гликоконъюгатам субендотеліальної мембрани стінки кровоносних судин, викликаним недоліками або недоліками глікозилювання або сиалілування.

Тромбастенія Гланцмана є ще одним вродженим порушенням агрегації тромбоцитів, корінь якого полягає в наявності дефектних глікопротеїнів в мембрані тромбоцитів. Було показано, що дефекти цих глікопротеїнів мають відношення до зниженого вмісту Neu5Ac.

Список літератури

1. Clayden, J., Greeves, N., Warren, S., & Wothers, P. (2001). Органічна хімія (1-е изд.). Нью-Йорк: Oxford University Press.
2. Демченко А. В. (2008). Довідник з хімічної глікозилювання: досягнення стереоселективності та терапевтичної значимості. Wiley-VCH.
3. Розенберг, А. (1995). Біологія сіалових кислот. Нью-Йорк: Springer Science + Business Media, LLC.
4. Schauer, R. (1982). Сіалові кислоти: хімія, метаболізм і функція. Springer-Verlag Wien Нью-Йорк.
5. Traving, C., & Schauer, R. (1998). Структура, функція і метаболізм сиалових кислот. CMLS Cellular and Molecular Life Sciences, 54, 1330-1349.