SIALNA KISELINA: STRUKTURA, FUNKCIJE I BOLESTI - BIOLOGIJA - 2026

Su sijalne kiseline su monosaharida devet atoma ugljika. Pripadaju obitelji derivata neuraminske kiseline (5-amino-3,5-dideoksi-D-glicero-D-galakto-nonolonske kiseline) i široko su rasprostranjeni u prirodi, posebno u životinjskom carstvu.

Obično se ne javljaju kao slobodne molekule, ali su povezane α-glukozidnim vezama na molekule ugljikohidrata ili na druge molekule sijalne kiseline, a zatim mogu zauzeti terminalne ili unutarnje položaje unutar linearnog lanca ugljikohidrata.

Shema molekule sijalne kiseline (Izvor: Korisnik: glikoform putem Wikimedia Commonsa)

Izraz "sijalna kiselina" prvi je put skočio Gunnar Blix 1957. godine, iako prijašnja izvješća drugih istraživača govore da njihovo otkriće datira desetak ili dva ranije, kada su opisani kao dio sialo mucinskih glikoproteina i sialo sialo sfingolipida (gangliosida).,

Sijalne kiseline prisutne su u mnogim kraljevstvima prirode. Otkriveni su u nekim virusima, patogenim bakterijama, protozoama, rakovima, ravnim crvima, insektima i kralježnjacima poput riba, vodozemaca, ptica i sisavaca. Naprotiv, nisu ih našli u gljivicama, algama ili biljkama.

Struktura

Sijalne kiseline javljaju se uglavnom u terminalnom dijelu površinskih glikoproteina i glikolipida, pružajući ovim glikokonjugatima veliku raznolikost. Diferencijalni obrasci "sijaliranja" proizvodi su ekspresije tkivno specifičnih glikoziltransferaza (sijaliltransferaze).

Strukturno, sialne kiseline pripadaju obitelji od oko 40 prirodnih derivata neuraminske kiseline koji su N-acilirani, što stvara dvije „matične“ strukture: N-acetilneuraminsku kiselinu (Neu5Ac) ili N-glikolil neuraminsku kiselinu (Neu5Gc), Njegove strukturne karakteristike uključuju prisustvo amino skupine (koja se može modificirati) na položaju 5, i karboksilne skupine na položaju 1, koja se može ionizirati na fiziološkom pH. Dezoksigenirani C-3 ugljik i molekula glicerola na položaju C-6.

Shema molekule sijalne kiseline s nabrajanjem ugljika (Izvor: Korisnik: glikoform putem Wikimedia Commonsa)

Mnogi derivati ​​proizlaze iz supstitucije hidroksilnih skupina na položajima C-4, C-7, C-8 i C-9 s dijelovima acetila, glikola, laktila, metila, sulfata i fosfata; kao i uvođenje dvostrukih veza između C-2 i C-3.

U linearnom terminalnom položaju, pričvršćivanje dijela sialne kiseline na oligosaharidni lanac uključuje α-glukozidnu vezu između hidroksilne skupine C-2 anomernog ugljika sijalne kiseline i hidroksilnih skupina C-3, C-ugljika. 4 ili C-6 dijela monosaharida.

Te veze mogu biti između ostataka galaktoze, N-acetilglukozamina, N-acetilgalaktosamina i nekih gangliozida, glukoze. Mogu se pojaviti putem N-glikozidnih ili O-glikozidnih veza.

Značajke

Smatra se da sialne kiseline pomažu parazitskim organizmima da prežive u organizmu domaćina; primjeri za to su patogeni sisavaca koji proizvode enzime metabolizma sijalne kiseline (sijalidaze ili N-acetilneuraminske lize).

Ne postoje vrste sisavaca za koje nije zabilježeno prisustvo sijalne kiseline kao dio glikoproteina općenito, glikoproteina u serumu, sluznice, kao dijela stanične površinske strukture ili kao dijela složenih ugljikohidrata.

Pronađeni su u kiselim oligosaharidima u mlijeku i kolostrumu ljudi, goveda, ovaca, pasa i svinja, a također su dio urina štakora i ljudi.

Uloga u staničnim procesima adhezije

Glikokonjugati sa ostacima sijalne kiseline igraju važnu ulogu u procesima razmjene informacija između susjednih stanica te između stanica i njihove okoline.

Prisutnost sijalne kiseline u staničnim membranama doprinosi uspostavljanju negativnog naboja na površini, što ima pozitivne posljedice u nekim događajima elektrostatičke odbijanja između stanica i nekih molekula.

Uz to, negativni naboj daje sialnim kiselinama u membrani ulogu u transportu pozitivno nabijenih iona.

Objavljeno je da se vezivanje endotela i epitela na bazalnu membranu glomerula olakšava sialnom kiselinom, a to također utječe na kontakt tih stanica.

Uloga u životnom vijeku komponenti krvnih stanica

Sialna kiselina ima važne funkcije kao dio glikoforina A u plazma membrani eritrocita. Neka su istraživanja pokazala da je sadržaj sijalne kiseline obrnuto proporcionalan dobi tih stanica.

Eritrociti liječeni enzimima neuraminidaze odgovorni za razgradnju sijalne kiseline drastično smanjuju njihov poluživot u krvotoku sa 120 dana na nekoliko sati. Isti je slučaj zabilježen kod trombocita.

Trombociti gube sposobnost adhezije i agregacije u nedostatku sijalne kiseline u površinskim proteinima. U limfocitima sialna kiselina također igra važnu ulogu u procesima adhezije i prepoznavanja stanica, kao i u interakciji s površinskim receptorima.

Funkcije imunološkog sustava

Imuni sustav može razlikovati vlastite ili invazivne strukture na temelju prepoznavanja obrazaca sijalne kiseline prisutnih u membranama.

Sialna kiselina, kao i enzimi neuraminidaza i sijaliltransferaza, posjeduju važna regulatorna svojstva. Konačni dijelovi sijalne kiseline u glikokonjugatima plazma membrane imaju funkcije maskiranja ili kao membranske receptore.

Uz to, razni autori postavili su mogućnost da sialna kiselina ima antigene funkcije, ali još nije poznato sa sigurnošću. Međutim, maskirajuće funkcije ostataka sijalne kiseline vrlo su važne u regulaciji stanica.

Maskiranje može imati izravnu ili neizravnu zaštitnu ulogu, ovisno o tome da li dio sialne kiseline izravno prekriva ostatak antigenih ugljikohidrata ili je to sialna kiselina u susjednom glikokonjugatu koji maskira antigeni dio.

Neka antitijela posjeduju ostatke Neu5Ac koji pokazuju svojstva neutralizacije virusa, jer su ti imunoglobulini sposobni spriječiti adheziju virusa na samo konjugate (glikokonjugate s dijelovima sijalne kiseline) na staničnoj membrani.

Ostale funkcije

U crijevnom traktu sialne kiseline igraju podjednako važnu ulogu, jer su oni dio mucina, koji imaju podmazujuća i zaštitna svojstva, neophodna za cijeli organizam.

Uz to, sialne kiseline su također prisutne u membranama stanica bronhijalnog, želučanog i crijevnog epitela, gdje su uključene u transport, izlučivanje i druge metaboličke procese.

bolesti

Poznato je da brojne bolesti uključuju abnormalnosti u metabolizmu sijalne kiseline, a poznate su i kao sialidoza. Među najistaknutijim su sialurija i Salla-ova bolest, za koje je karakteristično izlučivanje mokraće s velikim količinama slobodnih sijalnih kiselina.

Ostale imunološke bolesti imaju veze s izmjenama u anaboličkim i kataboličkim enzimima povezanim s metabolizmom sijalne kiseline, koje uzrokuju apberantno nakupljanje glikokonjugata s dijelovima sijalne kiseline.

Poznate su i neke bolesti povezane s krvnim čimbenicima, poput trombocitopenije, koja se sastoji od smanjenja razine trombocita u krvi, vjerojatno uzrokovanog nedostatkom sijalne kiseline u membrani.

Von Willebrandova bolest odgovara oštećenju sposobnosti trombocita da se prianjaju za subendotelne membrane glikokonjugata stijenke krvnih žila, uzrokovanih nedostatkom ili nedostatkom glikozilacije ili sijalilacije.

Glanzmannova trombasthenija je još jedan urođeni poremećaj agregacije trombocita čiji je korijen prisutnost neispravnih glikoproteina u membrani trombocita. Pokazalo se da su oštećenja ovih glikoproteina povezana sa smanjenim sadržajem Neu5Ac.

Reference

1. Clayden, J., Greeves, N., Warren, S., & Wothers, P. (2001). Organska kemija (1. izd.). New York: Oxford University Press.
2. Demchenko, AV (2008). Priručnik o kemijskoj glikozilaciji: napredak u stereoselektivnosti i terapijskoj važnosti. Wiley-VCH.
3. Rosenberg, A. (1995). Biologija sijalnih kiselina. New York: Springer Science + Business Media, LLC.
4. Schauer, R. (1982). Sialne kiseline: kemija, metabolizam i funkcioniranje. Springer-Verlag Wien New York.
5. Traving, C., i Schauer, R. (1998). Struktura, funkcija i metabolizam sijalnih kiselina. CMLS Cellular and Molecular Life Sciences, 54, 1330-1349.