SIALINSYRE: STRUKTUR, FUNKSJONER OG SYKDOMMER - BIOLOGI - 2026

De sialinsyrer er monosakkarider 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 koblet av a-glukosidiske bindinger til karbohydratmolekyler eller til andre sialinsyremolekyler, og kan deretter innta terminale eller indre posisjoner i en lineær karbohydratkjede.

Skjematisk over et sialinsyremolekyl (Kilde: Bruker: glycoform via Wikimedia Commons)

Begrepet "sialic acid" ble først myntet av Gunnar Blix i 1957, selv om tidligere rapporter fra andre forskere indikerer at oppdagelsen deres stammer fra et tiår eller to tidligere, da de ble beskrevet som en del av sialo mucin glycoproteins og sialo sialo sphingolipider (gangliosider). .

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

Struktur

Sialinsyrer forekommer hovedsakelig i den endelige delen av overflateglykoproteiner og glykolipider, noe som gir et stort mangfold til disse glykokonjugatene. Differensielle "sialylering" mønstre er produkter for uttrykk for vevsspesifikke glykosyltransferaser (sialyltransferaser).

Strukturelt hører sialinsyrer til en familie på rundt 40 naturlige derivater av neuraminsyre som er N-acylert, noe som gir opphav til to "foreldre" strukturer: N-acetylneuraminic acid (Neu5Ac) eller N-glycolyl neuraminic acid (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-stillingen.

Skjematisk et molekyl av sialinsyre med oppregning av karbonatene (Kilde: Bruker: glycoform via Wikimedia Commons)

Mange derivater stammer fra substitusjonen av hydroksylgruppene i C-4, C-7, C-8 og C-9 posisjonene med acetyl, glykol, laktyl, metyl, sulfat og fosfat. samt introduksjon av dobbeltbindinger mellom C-2 og C-3.

I den lineære terminale stillingen involverer tilknytningen av en sialinsyredeparti til en oligosakkaridkjede en a-glukosidbinding mellom hydroksylgruppen i C-2-anomert karbon av sialinsyre og hydroksylgruppene i C-3, C-karboner. 4 eller C-6 av monosakkariddelen.

Disse koblingene kan være mellom galaktoserester, N-acetylglukosamin, N-acetylgalactosamin og i noen unike gangliosider, glukose. De kan oppstå gjennom N-glykosidiske eller O-glykosidbindinger.

Egenskaper

Sialsyrer antas å hjelpe parasittiske organismer overleve i vertsorganismen; eksempler på dette er pattedyrspatogener som produserer sialinsyremetabolismenszymer (sialidaser eller N-acetylneuraminiske lyaser).

Det er ingen pattedyrarter som tilstedeværelsen av sialinsyrer ikke er rapportert som en del av glykoproteiner generelt, glykoproteiner i serum, slimhinnen, som en del av celleoverflatestrukturer eller som en del av komplekse karbohydrater.

De er 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 celleheftingsprosesser

Glykokonjugater med sialinsyredeler spiller en viktig rolle i informasjonsutvekslingsprosesser mellom naboceller og mellom celler og deres miljø.

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

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

Det er blitt rapportert at bindingen av endotelet og epitelet til den glomerulære kjellermembranen letter ved hjelp 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 neuraminidaseenzymer, ansvarlige for nedbrytningen av sialinsyre, reduserer deres halveringstid i blodomløpet drastisk fra 120 dager til noen få timer. Det samme tilfellet er blitt observert med blodplater.

Trombocytter mister sin 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 overflateseptorer.

Funksjoner i immunforsvaret

Immunsystemet er i stand til å skille mellom egne eller invaderende strukturer basert på gjenkjennelse 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 foreløpig ikke kjent med sikkerhet. Imidlertid er maskeringsfunksjonene til sialinsyreresiduer veldig viktig i celle regulering.

Maskering kan ha en direkte eller indirekte beskyttende rolle, avhengig av om sialinsyredelen direkte dekker den 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 konjugater (glykokonjugater med deler av sialinsyre) på cellemembranen.

Andre funksjoner

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

I tillegg er sialinsyrer også tilstede i membranene i bronkiale, mage- og tarmepitelceller, hvor de er involvert i transport, sekresjon og andre metabolske prosesser.

Sykdommer

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

Andre immunologiske sykdommer har å gjøre med endringer i anabole og katabolske enzymer relatert til sialinsyremetabolisme, som forårsaker en avvikende ansamling 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 feil i vedheftskapasiteten til trombocytter til subendotelialmembranglykokonjugater i blodkarveggen, forårsaket av mangler eller mangler i glykosylering eller sialylering.

Glanzmanns trombasteni er en annen medfødt forstyrrelse av trombocyttaggregering, hvis rot er tilstedeværelsen av mangelfulle glykoproteiner i membranen til trombocyttene. 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, AV (2008). Håndbok for kjemisk glykosylering: Fremskritt i stereoselektivitet og terapeutisk relevans. Wiley-VCH.
3. Rosenberg, A. (1995). Biologi av de sialiske syrene. New York: Springer Science + Business Media, LLC.
4. Schauer, R. (1982). Sialic Acids: Chemistry, Metabolism and Function. 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.