SIALINSYRA: STRUKTUR, FUNKTIONER OCH SJUKDOMAR - BIOLOGI - 2025

De sialinsyror är monosackarider nio kolatomer. De tillhör familjen av neuraminsyraderivat (5-amino-3,5-dideoxi-D-glycero-D-galakto-nonulosonsyra) och är spridda i naturen, särskilt i djurriket.

De förekommer normalt inte som fria molekyler, men är kopplade av a-glukosidiska bindningar till kolhydratmolekyler eller till andra sialinsyramolekyler och kan sedan uppta terminala eller inre positioner i en linjär kolhydratkedja.

Schema över en sialinsyramolekyl (Källa: Användare: glycoform via Wikimedia Commons)

Begreppet "sialinsyra" myntades först av Gunnar Blix 1957, även om tidigare rapporter från andra forskare tyder på att deras upptäckt går tillbaka ett decennium eller två tidigare, när de beskrivs som en del av sialo mucin glycoproteins och sialo sialo sphingolipider (gangliosider). .

Sialinsyror finns i mycket av naturens rike. De har upptäckts i vissa virus, patogena bakterier, protozoer, kräftdjur, flatmaskar, insekter och ryggradsdjur som fisk, paddor, fåglar och däggdjur. Tvärtom, de har inte hittats i svampar, alger eller växter.

Strukturera

Sialinsyror förekommer huvudsakligen i den slutliga delen av ytglykoproteiner och glykolipider, vilket ger en stor mångfald till dessa glykokonjugater. Differentiella "sialylering" -mönster är produkter för uttryck av vävnadsspecifika glykosyltransferaser (sialyltransferaser).

Strukturellt hör sialinsyror till en familj av cirka 40 naturliga derivat av neuraminsyra som är N-acylerade, vilket ger upphov till två "moder" -strukturer: N-acetylneuraminic acid (Neu5Ac) eller N-glycolyl neuraminic acid (Neu5Gc) .

Dess strukturella egenskaper inkluderar närvaron av en aminogrupp (som kan modifieras) i position 5, och en karboxylgrupp i position 1, som kan joniseras vid fysiologiskt pH. En deoxygenerad C-3-kol och en glycerolmolekyl i C-6-positionen.

Schematiskt en molekyl av sialinsyra med uppräkningen av kolhydrater (Källa: Användare: glycoform via Wikimedia Commons)

Många derivat härrör från substitutionen av hydroxylgrupperna i C-4, C-7, C-8 och C-9 positionerna med acetyl-, glykol-, laktyl-, metyl-, sulfat- och fosfatdelar; liksom införandet av dubbelbindningar mellan C-2 och C-3.

I det linjära terminalläget involverar vidhäftningen av en sialinsyradel till en oligosackaridkedja en a-glukosidbindning mellan hydroxylgruppen i C-2-anomert kol av sialinsyra och hydroxylgrupperna i C-3, C-kol. 4 eller C-6 för monosackariddelen.

Dessa kopplingar kan vara mellan galaktosrester, N-acetylglukosamin, N-acetylgalaktosamin och i vissa unika gangliosider, glukos. De kan uppstå genom N-glykosidiska eller O-glykosidiska bindningar.

Funktioner

Sialinsyror tros hjälpa parasitiska organismer att överleva inom värdorganismen; exempel på detta är däggdjurspatogener som producerar sialinsyrametabolismenzymer (sialidaser eller N-acetylneuraminiska lyaser).

Det finns inga däggdjursarter för vilka förekomsten av sialinsyror inte har rapporterats som en del av glykoproteiner i allmänhet, glykoproteiner i serum, i slemhinnan, som en del av cellytstrukturer eller som en del av komplexa kolhydrater.

De har hittats i sura oligosackarider i mjölken och råmjölken hos människor, nötkreatur, får, hundar och grisar, och även som en del av urinen hos råttor och människor.

Roll i cellhäftningsprocesser

Glykokonjugat med sialinsyragrupper spelar en viktig roll i informationsutbytesprocesser mellan angränsande celler och mellan celler och deras miljö.

Närvaron av sialinsyra i cellmembran bidrar till upprättandet av en negativ laddning på ytan, vilket har positiva konsekvenser vid vissa elektrostatiska avstötningshändelser mellan celler och vissa molekyler.

Dessutom ger den negativa laddningen sialinsyrorna i membranet en roll i transporten av positivt laddade joner.

Det har rapporterats att bindningen av endotel och epitel till det glomerulära källarmembranet underlättas av sialinsyra, och detta påverkar också kontakten mellan dessa celler.

Roll i blodcellekomponenternas livslängd

Sialinsyra har viktiga funktioner som en del av glykoforin A i plasmamembranet av erytrocyter. Vissa studier har visat att innehållet av sialinsyra är omvänt proportionellt mot åldern för dessa celler.

Erytrocyter behandlade med neuraminidasenzymer, ansvariga för nedbrytningen av sialinsyra, minskar drastiskt deras halveringstid i blodomloppet från 120 dagar till några timmar. Samma fall har observerats med blodplättar.

Trombocyter tappar sin vidhäftning och aggregeringskapacitet i frånvaro av sialinsyra i ytproteiner. I lymfocyter spelar sialinsyra också en viktig roll i cellhäftnings- och igenkänningsprocesser, liksom i interaktionen med ytreceptorer.

Funktioner i immunsystemet

Immunsystemet kan skilja mellan egna eller invaderande strukturer baserat på igenkänningen av de sialinsyramönster som finns i membranen.

Sialinsyra, såväl som enzymerna neuraminidas och sialyltransferas, har viktiga reglerande egenskaper. De terminala delarna av sialinsyra i plasmamembranglykokonjugat har maskeringsfunktioner eller som membranreceptorer.

Dessutom har olika författare tagit upp möjligheten att sialinsyra har antigene funktioner, men det är ännu inte känt med säkerhet. Emellertid är maskeringsfunktionerna för sialinsyrarester mycket viktiga vid cellreglering.

Maskering kan ha en direkt eller indirekt skyddande roll, beroende på om sialinsyradelen direkt täcker den antigena kolhydratresten, eller om det är en sialinsyra i ett angränsande glykokonjugat som maskerar den antigena delen.

Vissa antikroppar har Neu5Ac-rester som uppvisar virusneutraliserande egenskaper, eftersom dessa immunglobuliner kan förhindra vidhäftning av virus till endast konjugat (glykokonjugat med delar av sialinsyra) på cellmembranet.

Andra funktioner

I tarmkanalen spelar sialinsyror en lika viktig roll eftersom de är en del av mucinerna, som har smörjande och skyddande egenskaper, nödvändiga för hela organismen.

Dessutom förekommer sialinsyror också i membranen i bronkial-, mag-och tarmepitelceller, där de är involverade i transport, utsöndring och andra metaboliska processer.

sjukdomar

Det är känt att många sjukdomar involverar avvikelser i sialinsyrametabolismen och dessa är kända som sialidos. Bland de mest framstående är sialuri och Salla's sjukdom, som kännetecknas av urinutsöndring med stora mängder fria sialinsyror.

Andra immunologiska sjukdomar har att göra med förändringar i anabola och kataboliska enzymer relaterade till sialinsyrametabolism, vilket orsakar en avvikande ansamling av glykokonjugat med delar av sialinsyra.

Vissa sjukdomar relaterade till blodfaktorer är också kända, såsom trombocytopeni, som består av en minskning av nivån av trombocyter i blodet förmodligen orsakat av brist på sialinsyra i membranet.

Von Willebrands sjukdom motsvarar en defekt i vidhäftningskapaciteten hos trombocyter till subendotelialmembranet glykokonjugat i blodkärlsväggen, orsakat av brister eller brister i glykosylering eller sialylering.

Glanzmanns trombasteni är en annan medfödd störning av trombocytaggregering vars rot är närvaron av defekta glykoproteiner i membranet till trombocyterna. Defekter i dessa glykoproteiner har visats vara associerade med reducerat Neu5Ac-innehåll.

referenser

1. Clayden, J., Greeves, N., Warren, S., & Wothers, P. (2001). Organisk kemi (1: a upplagan). New York: Oxford University Press.
2. Demchenko, AV (2008). Handbok för kemisk glykosylering: framsteg i stereoselektivitet och terapeutisk relevans. Wiley-VCH.
3. Rosenberg, A. (1995). Sialinsyras biologi. New York: Springer Science + Business Media, LLC.
4. Schauer, R. (1982). Sialinsyror: Kemi, metabolism och funktion. Springer-Verlag Wien New York.
5. Traving, C., & Schauer, R. (1998). Struktur, funktion och metabolism av sialinsyror. CMLS Cellular and Molecular Life Sciences, 54, 1330–1349.