СИАЛОВА КИСЕЛИНА: СТРУКТУРА, ФУНКЦИИ И ЗАБОЛЯВАНИЯ - БИОЛОГИЯ - 2024

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

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

Схема на молекула на сиалова киселина (Източник: Потребител: гликоформа чрез Wikimedia Commons)

Терминът "сиалова киселина" е въведен за първи път от Gunnar Blix през 1957 г., въпреки че предишните доклади на други изследователи сочат, че откритието му датира от десетилетие или две по-рано, когато те са били описани като част от sialo mucin гликопротеини и sialo sialo sialo сфинголипиди (ганглиозиди).,

Сиаловите киселини присъстват в голяма част от царства на природата. Те са открити при 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.

структура

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

В структурно отношение сиаловите киселини принадлежат към семейство от около 40 естествени производни на невраминовата киселина, които са N-ацилирани, което поражда две „родителски“ структури: N-ацетилнеураминова киселина (Neu5Ac) или N-гликолил невраминова киселина (Neu5Gc), Структурните му характеристики включват присъствието на амино група (която може да бъде модифицирана) в позиция 5 и карбоксилна група в позиция 1, която може да се йонизира при физиологично pH. Дезоксигениран С-3 въглерод и молекула глицерол в позиция С-6.

Схема на молекула сиалова киселина с изброяването на въглеродните емисии (Източник: Потребител: гликоформ чрез Wikimedia Commons)

Много производни възникват при заместване на хидроксилните групи в позиции С-4, С-7, С-8 и С-9 с ацетил, гликол, лактил, метил, сулфат и фосфати; както и въвеждането на двойни връзки между С-2 и С-3.

В линейно крайно положение, свързването на част от сиалова киселина към олигозахаридната верига включва а-глюкозидна връзка между хидроксилната група на С-2 аномерния въглерод на сиаловата киселина и хидроксилните групи на С-3, С-въглеводороди. 4 или С-6 на частта на монозахарида.

Тези връзки могат да бъдат между галактозни остатъци, N-ацетилглукозамин, N-ацетилгалактозамин и в някои уникални ганглиозиди, глюкоза. Те могат да възникнат чрез N-гликозидни или O-гликозидни връзки.

Характеристика

Счита се, че сиаловите киселини помагат на паразитните организми да оцелеят в организма гостоприемник; примери за това са патогени на бозайници, които произвеждат ензими за метаболизъм на сиаловата киселина (сиалидази или N-ацетилневраминови лизази).

Няма видове бозайници, за които не е докладвано наличието на сиалови киселини като част от гликопротеините като цяло, гликопротеините в серума, на лигавицата, като част от клетъчните повърхностни структури или като част от сложните въглехидрати.

Те са открити в кисели олигозахариди в млякото и коластрата на хора, говеда, овце, кучета и свине, а също и като част от урината на плъхове и хора.

Роля в процесите на адхезия на клетките

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

Наличието на сиалова киселина в клетъчните мембрани допринася за установяване на отрицателен заряд на повърхността, което има положителни последици при някои събития на електростатично отблъскване между клетките и някои молекули.

В допълнение, отрицателният заряд придава на сиаловите киселини в мембраната роля в транспортирането на положително заредени йони.

Съобщава се, че свързването на ендотела и епитела с мембраната на гломерулната база се улеснява от сиаловата киселина и това също влияе върху контакта между тези клетки.

Роля в живота на компонентите на кръвните клетки

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, лекувани с ензими невраминидаза, отговорни за разграждането на сиаловата киселина, драстично намаляват техния полуживот в кръвообращението от 120 дни до няколко часа. Същият случай е наблюдаван и при тромбоцитите.

Тромбоцитите губят свойството на адхезия и агрегация при липса на сиалова киселина в повърхностните им протеини. В лимфоцитите сиаловата киселина също играе важна роля в процесите на адхезия и разпознаване на клетките, както и във взаимодействието с повърхностните рецептори.

Функции в имунната система

Имунната система е в състояние да прави разлика между собствените си или нахлуващи структури въз основа на разпознаването на моделите на сиаловата киселина, присъстващи в мембраните.

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

Освен това различни автори повдигат възможността сиаловата киселина да има антигенни функции, но все още не е известно със сигурност. Въпреки това, маскиращите функции на остатъците от сиалова киселина са много важни за регулирането на клетките.

Маскирането може да има пряка или непряка защитна роля, в зависимост от това дали частта от сиаловата киселина директно покрива антигенния въглехидратен остатък или дали е сиалова киселина в съседен гликоконъюгат, която маскира антигенната част.

Някои антитела притежават Neu5Ac остатъци, които проявяват свойства, неутрализиращи вируса, тъй като тези имуноглобулини са способни да предотвратят адхезията на вирусите само към конюгати (гликоконюгати с части от сиалова киселина) върху клетъчната мембрана.

Други функции

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

Освен това сиаловите киселини присъстват и в мембраните на клетките на бронхиалния, стомашния и чревния епител, където участват в транспорта, секрецията и други метаболитни процеси.

заболявания

Известно е, че много заболявания включват нарушения в метаболизма на сиаловата киселина и те са известни като сиалидоза. Сред най-изявените са сиалурията и болестта на Салла, които се характеризират с отделяне на урина с големи количества свободни сиалови киселини.

Други заболявания от имунологичен характер са свързани с промени в анаболните и катаболните ензими, свързани с метаболизма на сиаловата киселина, които причиняват аберантно натрупване на гликоконюгати с порции сиалова киселина.

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

Болестта на Фон Вилебранд съответства на дефект в адхезионния капацитет на тромбоцитите към генкоконюгатите на субендотелиалната мембрана на стената на кръвоносните съдове, причинен от недостатъци или недостатъци в гликозилирането или сиалилирането.

Тромбастенията на Glanzmann е друго вродено нарушение на тромбоцитната агрегация, чийто корен е наличието на дефектни гликопротеини в мембраната на тромбоцитите. Показано е, че дефектите в тези гликопротеини са свързани с намалено съдържание на Neu5Ac.

Препратки

1. Clayden, J., Greeves, N., Warren, S., & Wothers, P. (2001). Органична химия (1-во издание). Ню Йорк: Oxford University Press.
2. Демченко, А. В. (2008). Наръчник за химическо гликозилиране: напредък в стереоселективността и терапевтичната значимост. Wiley-VCH.
3. Розенберг, А. (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. Науки за клетъчния и молекулярния живот на CMLS, 54, 1330–1349.