Δομή του σιαλικού οξέος, λειτουργίες και ασθένειες

Το σιαλικά οξέα είναι μονοσακχαρίτες εννέα ατόμων άνθρακα. Ανήκουν στην οικογένεια των παραγώγων νευραμινικού οξέος (5-αμινο-3,5-διδεοξυ-D-γλυκερο-D-γαλακτο-nonulosonic οξύ) και είναι ευρέως κατανεμημένο στη φύση, ιδιαίτερα στο ζωικό βασίλειο.

Που κανονικά δεν συμβαίνουν ως ελεύθερα μόρια αλλά συνδέονται με α-γλυκοζίτη με υδατανθρακικές μόρια ή άλλα μόρια σιαλικού οξέος, μπορεί στη συνέχεια να λάβει είτε τερματικών ή εσωτερικών θέσεις μέσα σε μια γραμμική αλυσίδα υδατανθράκων.

Ο όρος «σιαλικό οξύ» επινοήθηκε για πρώτη φορά από τον Gunnar Μπλιξ το 1957, αν και προηγούμενες αναφορές από άλλους ερευνητές λένε ημερομηνίες ανακάλυψή τους από έναν ή δύο προηγούμενες δεκαετίες, όταν είχαν περιγραφεί ως μέρος της γλυκοπρωτεΐνες σιελο mucínicas και σφιγγολιπίδια σιελο (γαγγλιοσίδη).

Σιαλικά οξέα υπάρχουν σε πολλά από τα σφαίρα της φύσης. Έχουν εντοπιστεί ορισμένοι ιοί, παθογόνα βακτήρια, πρωτόζωα, καρκινοειδή, πλατύφυλλα, έντομα και σπονδυλωτά όπως τα ψάρια, τα αμφίβια, τα πτηνά και τα θηλαστικά. Δεν έχουν βρεθεί, αντίθετα, σε μύκητες, άλγη ή φυτά.

Ευρετήριο

• 1 Δομή
• 2 Λειτουργίες
  • 2.1 Λειτουργία σε διαδικασίες κυτταρικής προσκόλλησης
  • 2.2 Ρόλος κατά τη διάρκεια ζωής των κυτταρικών συστατικών του αίματος
  • 2.3 Λειτουργίες στο ανοσοποιητικό σύστημα
  • 2.4 Άλλες λειτουργίες
• 3 Ασθένειες
• 4 Αναφορές

Δομή

Τα σιιαλικά οξέα εμφανίζονται κυρίως στο τελικό τμήμα των γλυκοπρωτεϊνών και γλυκολιπιδίων επιφανείας, παρέχοντας μεγάλη ποικιλία σε αυτά τα γλυκοσυζεύγματα. Τα διαφορικά σχήματα "σιαλυλίωσης" είναι το προϊόν της έκφρασης των ειδικών για ιστό γλυκοζυλοτρανσφερασών (σιαλυλτρανσφερασών).

Δομικά, οι σιαλικά οξέα ανήκουν σε μια οικογένεια των 40 φυσικών παραγώγων της νευραμινικού οξέος τα οποία είναι Ν-ακυλιωμένη, καταλήγοντας σε δύο «γονική» δομές: Ν-ακετυλονευραμινικό οξύ (Neu5Ac) ή Ν-γλυκολυλ νευραμινικό οξύ (Neu5Gc).

Τα δομικά του χαρακτηριστικά περιλαμβάνουν την παρουσία μίας αμινομάδας (η οποία μπορεί να τροποποιηθεί) στη θέση 5 και μιας καρβοξυλικής ομάδας στη θέση 1, η οποία μπορεί να ιονισθεί σε φυσιολογικό ρΗ. Ένα αποξυγονωμένο C-3 άνθρακα και ένα μόριο γλυκερόλης στη θέση C-6.

Πολλά παράγωγα προκύπτουν από την αντικατάσταση των ομάδων υδροξυλίου στις θέσεις C-4, C-7, C-8 και C-9 από τμήματα ακετυλίου, γλυκόλης, λακτυλίου, μεθυλίου, θειικού και φωσφορικού άλατος. καθώς και η εισαγωγή διπλών δεσμών μεταξύ των C-2 και C-3.

Στο τερματικό γραμμικής θέσης, η ένωση ενός τμήματος ενός σιαλικού αλυσίδας ολιγοσακχαρίτη οξέος περιλαμβάνει ένα α-γλυκοσιδικό δεσμό μεταξύ της ανωμερική ομάδα υδροξυλίου του άνθρακος C-2 του σιαλικού οξέος και των ομάδων υδροξυλίου των ανθράκων C-3, C- 4 ή C-6 του μονοσακχαρίτη τμήματος.

Αυτοί οι δεσμοί μπορεί να είναι μεταξύ καταλοίπων γαλακτόζης, Ν-ακετυλογλυκοζαμίνης, Ν-ακετυλογαλακτοζαμίνης και σε μερικά μοναδικά γαγγλιοσίδια, γλυκόζη. Μπορούν να χορηγηθούν με Ν-γλυκοσιδικούς ή Ο-γλυκοσιδικούς δεσμούς.

Λειτουργίες

Θεωρείται ότι τα σιαλικά οξέα βοηθούν τους παρασιτικούς οργανισμούς να επιβιώσουν στον οργανισμό-ξενιστή. παραδείγματα αυτού είναι παθογόνα θηλαστικών που παράγουν ένζυμα μεταβολισμού σιαλικού οξέος (σιαλιδάσες ή Ν-ακετυλενοευραμινικές λυάσες).

Κανείς είδος θηλαστικού για τις οποίες δεν έχει αναφερθεί η παρουσία σιαλικού οξέος ως μέρος των γλυκοπρωτεϊνών γλυκοπρωτεΐνες γενικά ορού, τους βλεννογόνους, ως μέρος των δομών της κυτταρικής επιφάνειας ή ως τμήμα σύνθετων υδατανθράκων.

Έχουν βρεθεί στους όξινους ολιγοσακχαρίτες γάλακτος και πρωτόγαλα ανθρώπων, βοοειδών, προβάτων, σκύλων και χοίρων και επίσης ως μέρος των ούρων αρουραίων και ανθρώπων.

Λειτουργεί στις διαδικασίες κυτταρικής προσκόλλησης

Τα γλυκοσυζεύγματα με τμήματα σιαλικού οξέος παίζουν σημαντικό ρόλο στις διαδικασίες ανταλλαγής πληροφοριών μεταξύ γειτονικών κυττάρων και μεταξύ κυττάρων και του περιβάλλοντος τους.

Η παρουσία σιαλικού οξέος στις κυτταρικές μεμβράνες συμβάλλει στη δημιουργία ενός αρνητικού φορτίου στην επιφάνεια, το οποίο έχει θετικές συνέπειες σε ορισμένα γεγονότα ηλεκτροστατικής απώθησης μεταξύ των κυττάρων και ορισμένων μορίων.

Επιπλέον, το αρνητικό φορτίο δίνει στα σιαλικά οξέα στη μεμβράνη ένα ρόλο στη μεταφορά των θετικά φορτισμένων ιόντων.

Έχει αναφερθεί ότι η δέσμευση του ενδοθηλίου και του επιθηλίου στη βασική σπειραματική μεμβράνη διευκολύνεται από το σιαλικό οξύ και αυτό επίσης επηρεάζει την επαφή μεταξύ αυτών των κυττάρων.

Ο ρόλος της ζωής των κυτταρικών συστατικών του αίματος

Το σιαλικό οξύ έχει σημαντικές λειτουργίες ως μέρος της γλυκοφορίνης Α στη μεμβράνη πλάσματος των ερυθροκυττάρων. Μερικές μελέτες έχουν δείξει ότι η περιεκτικότητα σε σιαλικό οξύ είναι αντιστρόφως ανάλογη με την ηλικία αυτών των κυττάρων.

Τα ερυθροκύτταρα που υποβάλλονται σε αγωγή με ένζυμα νευραμινιδάσης, υπεύθυνα για την αποικοδόμηση του σιαλικού οξέος, μειώνουν δραστικά την ημιζωή τους στην κυκλοφορία του αίματος από 120 ημέρες σε λίγες ώρες. Η ίδια περίπτωση παρατηρήθηκε με τα αιμοπετάλια.

Τα θρομβοκύτταρα χάνουν ικανότητα προσκόλλησης και συσσωμάτωσης απουσία σιαλικού οξέος στις επιφανειακές τους πρωτεΐνες. Στα λεμφοκύτταρα, το σιαλικό οξύ διαδραματίζει επίσης σημαντικό ρόλο στις διεργασίες προσκόλλησης και αναγνώρισης κυττάρων, καθώς και στην αλληλεπίδραση με επιφανειακούς υποδοχείς.

Λειτουργεί στο ανοσοποιητικό σύστημα

Το ανοσοποιητικό σύστημα είναι σε θέση να διακρίνει μεταξύ δικών του ή διηθητικών δομών που βασίζονται στην αναγνώριση των σχημάτων σιαλικού οξέος που υπάρχουν στις μεμβράνες.

Το σιαλικό οξύ, καθώς και τα ένζυμα νευραμινιδάση και σιαλυλτρανσφεράση, έχουν σημαντικές ρυθμιστικές ιδιότητες. Τα τερματικά τμήματα του σιαλικού οξέος σε γλυκοσυζεύγματα μεμβράνης πλάσματος έχουν λειτουργίες κάλυψης ή ως υποδοχείς μεμβράνης.

Επιπροσθέτως, αρκετοί συγγραφείς έχουν εγείρει την πιθανότητα ότι το σιαλικό οξύ έχει αντιγονικές λειτουργίες, αλλά δεν είναι ακόμη γνωστό με βεβαιότητα. Ωστόσο, οι λειτουργίες της κάλυψης των υπολειμμάτων σιαλικού οξέος είναι πολύ σημαντικές στην ρύθμιση των κυττάρων.

Συγκάλυψης μπορεί να είναι άμεση ή έμμεση προστάτης ρόλο, ανάλογα με το αν το τμήμα σιαλικού οξέος να καλύπτει απευθείας το αντιγονικό κατάλοιπο υδατάνθρακα, ή είναι ένα σιαλικό οξύ σε παρακείμενο γλυκοσύζευγμα που κρύβει τον αντιγονικό τμήμα.

Μερικά αντισώματα διαθέτουν κατάλοιπα Neu5Ac εμφανίζουν ιδιότητες εξουδετέρωσης ιού, καθώς αυτές οι ανοσοσφαιρίνες είναι ικανά να αποτρέψουν την προσκόλληση του ιού στο συζυγή σιελο (γλυκοσυζευγμάτων με τμήματα σιαλικού οξέος) στην κυτταρική μεμβράνη.

Άλλες λειτουργίες

Στον εντερικό σωλήνα, τα σιαλικά οξέα παίζουν εξίσου σημαντικό ρόλο, καθώς αποτελούν μέρος των βλεννίνων, τα οποία έχουν λιπαντικές και προστατευτικές ιδιότητες, απαραίτητες για ολόκληρο τον οργανισμό.

Επιπλέον, σιαλικά οξέα υπάρχουν επίσης στις μεμβράνες των βρογχικών, γαστρικών και εντερικών επιθηλιακών κυττάρων, όπου εμπλέκονται σε μεταφορές, έκκριση και άλλες μεταβολικές διεργασίες.

Ασθένειες

Πολυάριθμες ασθένειες είναι γνωστές που περιλαμβάνουν ανωμαλίες στον μεταβολισμό του σιαλικού οξέος και αυτές είναι γνωστές ως σιαλίδωση. Μεταξύ των πιο σημαντικών είναι η σιαλουλία και η νόσο του Salla, τα οποία χαρακτηρίζονται από έκκριση ούρων με μεγάλες ποσότητες ελεύθερων σιαλικών οξέων.

Άλλες ασθένειες του ανοσοποιητικού προκειμένου σχετίζονται αλλοιώσεις αναβολικές και καταβολικές ένζυμα που σχετίζονται με μεταβολισμό του σιαλικού οξέος, οι οποίες προκαλούν ανώμαλη συσσώρευση γλυκοσυζευγμάτων με τμήματα σιαλικού οξέος.

Ορισμένες ασθένειες που σχετίζονται με παράγοντες αίματος είναι επίσης γνωστές, όπως η θρομβοκυτοπενία, η οποία συνίσταται στη μείωση του επιπέδου των θρομβοκυττάρων αίματος που πιθανώς προκαλείται από την έλλειψη σιαλικού οξέος στη μεμβράνη.

νόσος Von Willebrand αντιστοιχεί σε ένα ελάττωμα στην ικανότητα των αιμοπεταλίων πρόσφυση σε υποενδοθηλιακές γλυκοσυζεύγματα μεμβράνη τοίχωμα των αιμοφόρων αγγείων που προκαλείται από ελαττώματα ή ελλείψεις γλυκοζυλίωση ή σιαλυλίωση της.

Η θρομβασθένεια του Glanzmann είναι μια άλλη συγγενής διαταραχή συσσωματώσεως θρομβοκυττάρων η ρίζα της οποίας είναι η παρουσία ελαττωματικών γλυκοπρωτεϊνών στη μεμβράνη θρομβοκυττάρων. Έχει αποδειχθεί ότι τα ελαττώματα αυτών των γλυκοπρωτεϊνών έχουν να κάνουν με μειωμένη περιεκτικότητα Neu5Ac.

Αναφορές

1. Clayden, J., Greeves, Ν., Warren, S., & Wothers, Ρ. (2001). Organic Chemistry (1η έκδοση). Νέα Υόρκη: Πανεπιστημιακός Τύπος της Oxford.
2. Demchenko, Α. V. (2008). Εγχειρίδιο Χηικής Γλυκοζυλίωσης: Προκαταβολές στη στερεοεκλεκτικότητα και τη θεραπευτική συνάφεια. Wiley-VCH.
3. Rosenberg, Α. (1995). Βιολογία των σιιαλικών οξέων. Νέα Υόρκη: Springer Science + Business Media, LLC.
4. Schauer, R. (1982). Σιαλικά Οξέα: Χημεία, Μεταβολισμός και Λειτουργία. Springer-Verlag Wien Νέα Υόρκη.
5. Traving, C., & Schauer, R. (1998). Δομή, λειτουργία και μεταβολισμός των σιαλικών οξέων. CMLS Κυτταρικών και Μοριακών Επιστημών Ζωής, 54, 1330-1349.