Sialinsyre struktur, funktioner og sygdomme

2897
Jonah Lester

Det sialinsyrer de er monosaccharider med ni carbonatomer. De tilhører familien af ​​neuraminsyrederivater (5-amino-3,5-dideoxy-D-glycero-D-galacto-nonulosonic syre) og er vidt udbredt i naturen, især i dyreriget.

De forekommer normalt ikke som frie molekyler, men er bundet af α-glucosidbindinger til kulhydratmolekyler eller andre sialinsyremolekyler og kan derefter indtage terminal eller indre positioner inden for en lineær kulhydratkæde.

Skematisk af et sialinsyremolekyle (Kilde: Bruger: glycoform [Public domain] via Wikimedia Commons)

Udtrykket “sialinsyre” blev først opfundet af Gunnar Blix i 1957, skønt tidligere rapporter fra andre forskere antyder, at dets opdagelse går tilbage et årti eller to tidligere, da de blev beskrevet som en del af sialo mucin glycoproteiner og sialo sialo sialo singolipider ).

Sialinsyrer er til stede i meget af naturens kongeriger. De er blevet påvist i nogle vira, patogene bakterier, protozoer, krebsdyr, fladorm, insekter og hvirveldyr, såsom fisk, padder, fugle og pattedyr. Tværtimod er de ikke fundet i svampe, alger eller planter..

Artikelindeks

  • 1 Struktur
  • 2 funktioner
    • 2.1 Roll i celleadhæsionsprocesser
    • 2.2 Roll i levetid for blodlegemer
    • 2.3 Roller i immunsystemet
    • 2.4 Andre funktioner
  • 3 sygdomme
  • 4 Referencer

Struktur

Sialinsyrer forekommer hovedsageligt i den terminale del af overfladeglycoproteiner og glycolipider, hvilket tilvejebringer stor mangfoldighed af disse glycokonjugater. Differentielle "sialyleringsmønstre" er produkter til ekspression af vævsspecifikke glycosyltransferaser (sialyltransferaser).

Strukturelt hører sialinsyrer til en familie på ca. 40 naturlige derivater af neuraminsyre, der er N-acyleret, hvilket giver anledning til to "moder" -strukturer: N-acetylneuraminsyre (Neu5Ac) eller N-glycolylneuramininsyre (Neu5Gc).

Dens strukturelle karakteristika inkluderer tilstedeværelsen af ​​en aminogruppe (som kan modificeres) i position 5 og en carboxylgruppe i position 1, som kan ioniseres ved fysiologisk pH. Et deoxygeneret C-3 carbon og et glycerolmolekyle i C-6 position.

Skema for et molekyle af sialinsyre med optælling af kulstofferne (Kilde: Bruger: glycoform [Public domain] via Wikimedia Commons)

Mange derivater opstår ved substitution af hydroxylgrupperne i C-4, C-7, C-8 og C-9 positioner med acetyl, glycol, lactyl, methyl, sulfat og phosphat dele; samt introduktion af dobbeltbindinger mellem C-2 og C-3.

I den lineære terminale position involverer bindingen af ​​en sialinsyredel til en oligosaccharidkæde en α-glucosidbinding mellem hydroxylgruppen i C-2 anomert carbon i sialinsyre og hydroxylgrupperne i C-3, C-carbonatomer .4 eller C-6 af monosacchariddelen.

Disse bindinger kan være mellem galactoserester, N-acetylglucosamin, N-acetylgalactosamin og i nogle unikke gangliosider, glucose. De kan forekomme gennem N-glykosidiske eller O-glykosidiske bindinger.

Funktioner

Sialinsyrer menes at hjælpe parasitære organismer med at overleve inden for værtsorganismen; eksempler på dette er pattedyrspatogener, der producerer enzymer til sialinsyremetabolisme (sialidaser eller N-acetylneuraminlyaser).

Der er ingen pattedyrarter, for hvilke tilstedeværelsen af ​​sialinsyrer ikke er rapporteret som en del af glycoproteiner generelt, serumglycoproteiner, af slimhinden, som en del af celleoverfladestrukturer eller som en del af komplekse kulhydrater.

De er blevet fundet i sure oligosaccharider i mælk og råmælk hos mennesker, kvæg, får, hunde og svin og også som en del af urinen hos rotter og mennesker..

Roll i celleadhæsionsprocesser

Glykokonjugater med sialinsyredele spiller en vigtig rolle i informationsudvekslingsprocesser mellem naboceller og mellem celler og deres miljø..

Tilstedeværelsen af ​​sialinsyre i cellemembraner bidrager til etableringen af ​​en negativ ladning på overfladen, hvilket har positive konsekvenser i nogle elektrostatiske frastødningshændelser mellem celler og nogle molekyler..

Derudover giver den negative ladning sialinsyrerne i membranen en funktion i transporten af ​​positivt ladede ioner..

Det er blevet rapporteret, at bindingen af ​​endotel og epitel til den glomerulære basalmembran letter ved hjælp af sialinsyre, og dette påvirker også kontakten mellem disse celler..

Rolle i levetiden for blodlegemer

Sialinsyre har vigtige funktioner som en del af glycophorin A i plasmamembranen af ​​erytrocytter. Nogle undersøgelser har vist, at indholdet af sialinsyre er omvendt proportionalt med alderen på disse celler.

Erythrocytter behandlet med neuraminidasenzymer, der er ansvarlige for nedbrydningen af ​​sialinsyre, nedsætter deres halveringstid i blodbanen drastisk fra 120 dage til et par timer. Den samme sag er blevet observeret med blodplader.

Trombocytter mister deres vedhæftnings- og aggregeringskapacitet i fravær af sialinsyre i deres overfladeproteiner. I lymfocytter spiller sialinsyre også en vigtig rolle i celleadhæsions- og genkendelsesprocesser såvel som i interaktionen med overfladereceptorer..

Funktioner i immunsystemet

Immunsystemet er i stand til at skelne mellem dets egne eller invaderende strukturer baseret på genkendelsen af ​​de sialinsyre-mønstre, der findes i membranerne.

Sialinsyre såvel som enzymerne neuraminidase og sialyltransferase har vigtige regulatoriske egenskaber. De terminale dele af sialinsyre i plasmamembranglycokonjugater har funktioner til maskering eller som membranreceptorer..

Derudover har forskellige forfattere rejst muligheden for, at sialinsyre har antigene funktioner, men det vides endnu ikke med sikkerhed. Imidlertid er maskeringsfunktionerne for sialinsyrerester meget vigtige i celleregulering..

Maskering kan have en direkte eller indirekte beskyttende rolle, afhængigt af om sialinsyredelen direkte dækker den antigene kulhydratrest, eller om det er en sialinsyre i et tilstødende glycokonjugat, der maskerer den antigene del..

Nogle antistoffer har Neu5Ac-rester, der udviser virusneutraliserende egenskaber, da disse immunglobuliner er i stand til at forhindre adhæsion af vira til kun konjugerede (glycokonjugater med dele af sialinsyre) på cellemembranen.

Andre funktioner

I tarmkanalen spiller sialinsyrer en lige så vigtig rolle, da de er en del af mucinerne, som har smørende og beskyttende egenskaber, der er vigtige for hele organismen..

Desuden er sialinsyrer også til stede i membranerne i bronchiale, gastriske og tarmepitelceller, hvor de er involveret i transport, sekretion og andre metaboliske processer..

Sygdomme

Talrige sygdomme vides at involvere abnormiteter i sialinsyremetabolismen, og disse er kendt som sialidose. Blandt de mest fremtrædende er sialuri og Salla's sygdom, som er kendetegnet ved urinudskillelse med store mængder frie sialinsyrer.

Andre sygdomme af immunologisk orden har at gøre med ændringer af anabolske og katabolske enzymer relateret til metabolismen af ​​sialinsyre, som forårsager en afvigende ophobning af glycokonjugater med dele af sialinsyre..

Nogle sygdomme relateret til blodfaktorer er også kendt, såsom trombocytopeni, som består af et fald i niveauet af trombocytter i blodet, sandsynligvis forårsaget af mangel på sialinsyre i membranen..

Von Willebrands sygdom svarer til en defekt i trombocytternes evne til at klæbe til de subendoteliale membranglykokonjugater i blodkarvæggen forårsaget af mangler eller mangler i glykosylering eller sialylering.

Glanzmanns trombastheni er en anden medfødt lidelse i trombocytaggregering, hvis rod er tilstedeværelsen af ​​defekte glykoproteiner i trombocyternes membran. Defekter i disse glykoproteiner har vist sig at være forbundet med reduceret Neu5Ac-indhold.

Referencer

  1. Clayden, J., Greeves, N., Warren, S., & Wothers, P. (2001). Organisk kemi (1. udgave). New York: Oxford University Press.
  2. Demchenko, A. V. (2008). Håndbog om kemisk glykosylering: Fremskridt i stereoselektivitet og terapeutisk relevans. Wiley-VCH.
  3. Rosenberg, A. (1995). Biologi af sialinsyrer. New York: Springer Science + Business Media, LLC.
  4. Schauer, R. (1982). Sialinsyrer: Kemi, stofskifte og funktion. Springer-Verlag Wien New York.
  5. Traving, C., & Schauer, R. (1998). Struktur, funktion og metabolisme af sialinsyrer. CMLS Cellular and Molecular Life Sciences, 54, 1330-1349.

Endnu ingen kommentarer