SIALINSYRE: STRUKTUR, FUNKTIONER OG SYGDOMME - BIOLOGI - 2025

De sialinsyrer er monosaccharider ni carbonatomer. De hører til 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 forbundet med a-glucosidiske bindinger til kulhydratmolekyler eller til andre sialinsyremolekyler og kan derefter indtage terminale eller interne positioner i en lineær kulhydratkæde.

Skematisk over et sialinsyremolekyle (Kilde: Bruger: glycoform via Wikimedia Commons)

Udtrykket "sialinsyre" blev først opfundet af Gunnar Blix i 1957, skønt tidligere rapporter fra andre forskere tyder på, at dens opdagelse går tilbage et årti eller to tidligere, da de blev beskrevet som en del af sialo mucin glycoproteins og sialo sialo sialo sphingolipider (gangliosider)..

Sialinsyrer er til stede i store dele af naturens rige. 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.

Struktur

Sialinsyrer forekommer hovedsageligt i den terminale del af overfladeglycoproteiner og glycolipider, hvilket tilvejebringer stor mangfoldighed til disse glycoconjugater. Differentielle "sialylering" mønstre 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 "overordnede" strukturer: N-acetylneuraminsyre (Neu5Ac) eller N-glycolyl neuraminsyre (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.

Skematisk et molekyle af sialinsyre med optælling af kulhydrater (Kilde: Bruger: glycoform via Wikimedia Commons)

Mange derivater stammer fra substitution af hydroxylgrupperne i C-4, C-7, C-8 og C-9 positionerne med acetyl, glycol, lactyl, methyl, sulfat og phosphat portioner; samt introduktionen af ​​dobbeltbindinger mellem C-2 og C-3.

I den lineære terminale position involverer fastgørelsen af ​​en sialinsyredel til en oligosaccharidkæde en a-glucosidbinding mellem hydroxylgruppen i den C-2-anomere carbon af sialinsyre og hydroxylgrupperne i C-3, C-carbonhydriderne. 4 eller C-6 for monosacchariddelen.

Disse bindinger kan være mellem galactoserester, N-acetylglucosamin, N-acetylgalactosamin og i nogle enkelt gangliosider, glukose. De kan forekomme gennem N-glycosidiske eller O-glycosidiske bindinger.

Funktioner

Sialinsyrer menes at hjælpe parasitiske organismer med at overleve i værtsorganismen; eksempler på dette er pattedyrspatogener, der producerer sialinsyremetabolismenszymer (sialidaser eller N-acetylneuraminiske lyaser).

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

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

Roll i celleadhæsionsprocesser

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

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

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

Det er blevet rapporteret, at binding af endothelium og epitel til den glomerulære kældermembran lettes af sialinsyre, og dette påvirker også kontakten mellem disse celler.

Roll i levetiden for blodcellekomponenter

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

Erythrocytter behandlet med neuraminidaseenzymer, der er ansvarlige for nedbrydning af sialinsyre, reducerer deres halveringstid drastisk i blodomløbet fra 120 dage til et par timer. Det samme tilfælde er blevet observeret med blodplader.

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

Funktioner i immunsystemet

Immunsystemet er i stand til at skelne mellem dets egne eller invaderende strukturer baseret på genkendelsen af ​​sialinsyremønstre, der er til stede i membranerne.

Sialinsyre såvel som enzymerne neuraminidase og sialyltransferase har vigtige regulatoriske egenskaber. De terminale dele af sialinsyre i plasmamembranglykoconjugater har maskeringsfunktioner eller som membranreceptorer.

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

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 glycoconjugat, der maskerer den antigene del.

Nogle antistoffer har Neu5Ac-rester, der udviser virusneutraliserende egenskaber, da disse immunglobuliner er i stand til at forhindre vedhæftning af vira til kun konjugater (glycoconjugater med portioner af sialinsyre) på cellemembranen.

Andre funktioner

I tarmkanalen spiller sialinsyrer en lige så vigtig rolle, da de er en del af muciner, der har smøre- og beskyttelsesegenskaber, der er essentielle for hele organismen.

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

sygdomme

Det vides, at der er mange sygdomme, der involverer 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 art har at gøre med ændringer i anabolske og katabolske enzymer relateret til metabolismen af ​​sialinsyre, der forårsager en afvigende akkumulering af glycoconjugater med dele af sialinsyre.

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

Von Willebrands sygdom svarer til en defekt i evnen hos thrombocytter til at klæbe til subendotheliale membranglykoconjugater i blodkarvæggen, forårsaget af mangler eller mangler i glycosylering eller sialylering.

Glanzmanns thrombasthenia er en anden medfødt forstyrrelse af thrombocyt-aggregering, hvis rod er tilstedeværelsen af ​​defekte glycoproteiner i membranen til thrombocytterne. Defekter i disse glycoproteiner har vist sig at være forbundet med reduceret Neu5Ac-indhold.

Referencer

1. Clayden, J., Greeves, N., Warren, S., & Wothers, P. (2001). Organisk kemi (1. udg.). New York: Oxford University Press.
2. Demchenko, AV (2008). Håndbog om kemisk glykosylering: Fremskridt inden for stereoselektivitet og terapeutisk relevans. Wiley-VCH.
3. Rosenberg, A. (1995). Sialinsyres biologi. New York: Springer Science + Business Media, LLC.
4. Schauer, R. (1982). Sialsyre: Kemi, metabolisme 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.