Sialinsyrestruktur, funksjoner og sykdommer

1927
Simon Doyle

De sialinsyrer de er monosakkarider med ni karbonatomer. De tilhører familien av neuraminsyrederivater (5-amino-3,5-dideoxy-D-glycero-D-galacto-nonulosonic acid) og er vidt distribuert i naturen, spesielt i dyreriket.

De forekommer normalt ikke som frie molekyler, men er knyttet av α-glukosidbindinger til karbohydratmolekyler eller andre sialinsyremolekyler, og kan da oppta terminale eller interne posisjoner i en lineær karbohydratkjede.

Skjematisk diagram over et sialinsyremolekyl (Kilde: Bruker: glycoform [Public domain] via Wikimedia Commons)

Begrepet "sialinsyre" ble først laget av Gunnar Blix i 1957, selv om tidligere rapporter fra andre forskere indikerer at oppdagelsen går tilbake et tiår eller to tidligere, da de ble beskrevet som en del av sialo mucin glykoproteiner og sialo sialo sialo singolipider (gangliosides ).

Sialinsyrer er til stede i store deler av naturens riker. De har blitt oppdaget i noen virus, patogene bakterier, protozoer, krepsdyr, flatorm, insekter og virveldyr som fisk, amfibier, fugler og pattedyr. Tvert imot har de ikke blitt funnet i sopp, alger eller planter..

Artikkelindeks

  • 1 Struktur
  • 2 funksjoner
    • 2.1 Roll i celleadhesjonsprosesser
    • 2.2 Roll i levetiden til blodcellekomponenter
    • 2.3 Roller i immunforsvaret
    • 2.4 Andre funksjoner
  • 3 Sykdommer
  • 4 Referanser

Struktur

Sialinsyrer forekommer hovedsakelig i den terminale delen av overflateglykoproteiner og glykolipider, og gir stort mangfold til disse glykokonjugatene. Differensielle "sialyleringsmønstre" er produkter for uttrykk for vevsspesifikke glykosyltransferaser (sialyltransferaser).

Strukturelt tilhører sialinsyrer en familie på ca. 40 naturlige derivater av neuraminsyre som er N-acylert, noe som gir opphav til to "foreldre" -strukturer: N-acetylneuraminsyre (Neu5Ac) eller N-glykolylneuramininsyre (Neu5Gc).

Dens strukturelle egenskaper inkluderer tilstedeværelsen av en aminogruppe (som kan modifiseres) i posisjon 5, og en karboksylgruppe i posisjon 1, som kan ioniseres ved fysiologisk pH. Et deoksygenert C-3 karbon og et glyserolmolekyl i C-6 stilling.

Skjema for et molekyl sialinsyre med opptelling av karbonene (Kilde: Bruker: glycoform [Public domain] via Wikimedia Commons)

Mange derivater oppstår ved substitusjon av hydroksylgruppene ved C-4, C-7, C-8 og C-9 posisjonene med acetyl, glykol, laktyl, metyl, sulfat og fosfat. samt innføring av dobbeltbindinger mellom C-2 og C-3.

I den lineære terminalposisjonen involverer feste av en sialinsyre-del til en oligosakkaridkjede en a-glukosidbinding mellom hydroksylgruppen i C-2 anomert karbon i sialinsyre og hydroksylgruppene i C-3, C-karbonene .4 eller C-6 av monosakkariddelen.

Disse koblingene kan være mellom galaktoserester, N-acetylglukosamin, N-acetylgalaktosamin og i noen unike gangliosider, glukose. De kan forekomme gjennom N-glykosidiske eller O-glykosidiske bindinger.

Funksjoner

Sialinsyrer antas å hjelpe parasittiske organismer å overleve i vertsorganismen; eksempler på dette er pattedyrs patogener som produserer sialinsyre metabolisme enzymer (sialidaser eller N-acetylneuramin lyaser).

Det er ingen pattedyrarter der det ikke er rapportert om tilstedeværelse av sialinsyrer som en del av glykoproteiner generelt, serumglykoproteiner, av slimhinnen, som en del av celleoverflatestrukturer eller som en del av komplekse karbohydrater..

De har blitt funnet i sure oligosakkarider i melk og råmelk hos mennesker, storfe, sauer, hunder og griser, og også som en del av urinen til rotter og mennesker..

Roll i celleadhesjonsprosesser

Glykokonjugater med sialinsyre-deler spiller en viktig rolle i informasjonsutvekslingsprosesser mellom nærliggende celler og mellom celler og deres omgivelser..

Tilstedeværelsen av sialinsyre i cellemembraner bidrar til etablering av en negativ ladning på overflaten, noe som har positive konsekvenser i noen elektrostatisk frastøtningshendelser mellom celler og noen molekyler..

I tillegg gir den negative ladningen sialinsyrene i membranen en funksjon i transporten av positivt ladede ioner..

Det har blitt rapportert at bindingen av endotel og epitel til den glomerulære kjellermembranen blir lettere av sialinsyre, og dette påvirker også kontakten mellom disse cellene..

Roll i levetiden til blodcellekomponenter

Sialinsyre har viktige funksjoner som en del av glykoforin A i plasmamembranen til erytrocytter. Noen studier har vist at innholdet av sialinsyre er omvendt proporsjonalt med alderen til disse cellene.

Erytrocytter behandlet med neuraminidasenzymer, som er ansvarlige for nedbrytningen av sialinsyre, reduserer halveringstiden i blodet drastisk fra 120 dager til noen timer. Samme tilfelle er observert med blodplater.

Trombocytter mister vedheft og aggregeringskapasitet i fravær av sialinsyre i overflateproteinene. I lymfocytter spiller sialinsyre også en viktig rolle i celleadhesjons- og gjenkjennelsesprosesser, så vel som i samspillet med overflatereseptorer..

Funksjoner i immunforsvaret

Immunsystemet er i stand til å skille mellom sine egne eller invaderende strukturer basert på gjenkjenning av sialinsyremønstrene som er tilstede i membranene..

Sialinsyre, så vel som enzymene neuraminidase og sialyltransferase, har viktige regulatoriske egenskaper. De terminale delene av sialinsyre i plasmamembranglykokonjugater har maskeringsfunksjoner eller som membranreseptorer..

I tillegg har forskjellige forfattere reist muligheten for at sialinsyre har antigene funksjoner, men det er ennå ikke kjent med sikkerhet. Imidlertid er maskeringsfunksjonene til sialinsyrerester veldig viktige i celleregulering..

Maskering kan ha en direkte eller indirekte beskyttende rolle, avhengig av om sialinsyredelen direkte dekker det antigene karbohydratresten, eller om det er en sialinsyre i et tilstøtende glykokonjugat som maskerer den antigene delen..

Noen antistoffer har Neu5Ac-rester som har virusneutraliserende egenskaper, siden disse immunglobulinene er i stand til å forhindre vedheft av virus til bare konjugerte (glykokonjugater med deler av sialinsyre) på cellemembranen..

Andre funksjoner

I tarmkanalen spiller sialinsyrer en like viktig rolle, siden de er en del av slimhinnene, som har smørende og beskyttende egenskaper, som er essensielle for hele organismen..

Videre er sialinsyrer også tilstede i membranene i bronkiale, gastriske og tarmepitelceller, hvor de er involvert i transport, sekresjon og andre metabolske prosesser..

Sykdommer

Det er kjent at mange sykdommer involverer abnormiteter i sialinsyremetabolismen, og disse er kjent som sialidose. Blant de mest fremtredende er sialuri og Salla sykdom, som er preget av urinutskillelse med store mengder frie sialinsyrer.

Andre sykdommer av immunologisk orden har å gjøre med endringer av anabole og katabolske enzymer relatert til metabolismen av sialinsyre, som forårsaker en avvikende akkumulering av glykokonjugater med deler av sialinsyre..

Noen sykdommer relatert til blodfaktorer er også kjent, for eksempel trombocytopeni, som består av en reduksjon i nivået av trombocytter i blodet, sannsynligvis forårsaket av mangel på sialinsyre i membranen..

Von Willebrands sykdom tilsvarer en defekt i trombocyttenes evne til å feste seg til de subendoteliale membranglykokonjugatene i blodkarveggen, forårsaket av mangler eller mangler i glykosylering eller sialylering.

Glanzmanns trombasthenia er en annen medfødt lidelse i trombocyttaggregering, hvis rot er tilstedeværelsen av defekte glykoproteiner i trombocyttmembranen. Defekter i disse glykoproteinene har vist seg å være assosiert med redusert Neu5Ac-innhold.

Referanser

  1. Clayden, J., Greeves, N., Warren, S., & Wothers, P. (2001). Organisk kjemi (1. utg.). New York: Oxford University Press.
  2. Demchenko, A. V. (2008). Håndbok for kjemisk glykosylering: Fremskritt i stereoselektivitet og terapeutisk relevans. Wiley-VCH.
  3. Rosenberg, A. (1995). Biologi av sialinsyrene. New York: Springer Science + Business Media, LLC.
  4. Schauer, R. (1982). Sialinsyrer: kjemi, metabolisme og funksjon. Springer-Verlag Wien New York.
  5. Traving, C., & Schauer, R. (1998). Struktur, funksjon og metabolisme av sialinsyrer. CMLS Cellular and Molecular Life Sciences, 54, 1330-1349.

Ingen har kommentert denne artikkelen ennå.