KYSELINA SIALOVÁ: STRUKTURA, FUNKCE A NEMOCI - BIOLOGIE - 2025

Tyto kyseliny sialové jsou monosacharidy devíti atomy uhlíku. Patří do rodiny derivátů neuraminových kyselin (kyselina 5-amino-3,5-dideoxy-D-glycero-D-galakto-nonulosonová) a jsou v přírodě rozšířeny, zejména v říši zvířat.

Normálně se nevyskytují jako volné molekuly, ale jsou spojeny a-glukosidickými vazbami k molekulám uhlohydrátů nebo k jiným molekulám kyseliny sialové a mohou pak zaujímat terminální nebo vnitřní polohy v lineárním uhlovodíkovém řetězci.

Schéma molekuly kyseliny sialové (Zdroj: Uživatel: glycoform prostřednictvím Wikimedia Commons)

Termín "kyselina sialová" byl poprvé vytvořen Gunnarem Blixem v roce 1957, ačkoli předchozí zprávy jiných vědců naznačují, že jejich objev se datuje o deset let nebo o dva dříve, když byly popsány jako součást sialo mucinových glykoproteinů a sialo sialo sfingolipidů (gangliosidů)..

Kyseliny sialové jsou přítomny ve většině království přírody. Byly detekovány u některých virů, patogenních bakterií, prvoků, korýšů, plochých červů, hmyzu a obratlovců, jako jsou ryby, obojživelníci, ptáci a savci. Naopak nebyly nalezeny v houbách, řasách nebo rostlinách.

Struktura

Kyseliny sialové se vyskytují hlavně v terminální části povrchových glykoproteinů a glykolipidů, což těmto glykokonjugátům poskytuje velkou rozmanitost. Diferenční "sialylační" vzorce jsou produkty exprese tkáňově specifických glykosyltransferáz (sialyltransferáz).

Strukturálně patří kyseliny sialové do rodiny asi 40 přírodních derivátů neuraminové kyseliny, které jsou N-acylované, což vede ke vzniku dvou „rodičovských“ struktur: kyseliny N-acetylneuraminové (Neu5Ac) nebo kyseliny N-glykolyl neuraminové (Neu5Gc).

Jeho strukturální charakteristiky zahrnují přítomnost aminoskupiny (která může být modifikována) v poloze 5 a karboxylové skupiny v poloze 1, která může být ionizována při fyziologickém pH. Deoxygenovaný uhlík C-3 a glycerolová molekula v poloze C-6.

Schéma molekuly kyseliny sialové s výčtem uhlíků (Zdroj: Uživatel: glycoform přes Wikimedia Commons)

Mnoho derivátů vzniká substitucí hydroxylových skupin v polohách C-4, C-7, C-8 a C-9 acetylovými, glykolovými, laktylovými, methylovými, sulfátovými a fosfátovými podíly; jakož i zavedení dvojných vazeb mezi C-2 a C-3.

V lineární terminální poloze zahrnuje připojení části sialové kyseliny k oligosacharidovému řetězci a-glukosidickou vazbu mezi hydroxylovou skupinou C-2 anomerní uhlík kyseliny sialové a hydroxylovými skupinami uhlíků C-3, C-uhlí. 4 nebo C-6 monosacharidové části.

Tyto vazby mohou být mezi zbytky galaktosy, N-acetylglukosaminem, N-acetylgalaktosaminem a v některých jednotlivých gangliosidech glukózou. Mohou se vyskytovat prostřednictvím N-glykosidických nebo O-glykosidických vazeb.

Funkce

Kyseliny sialové jsou považovány za látky, které pomáhají parazitickým organismům přežít v hostitelském organismu; příklady toho jsou savčí patogeny, které produkují enzymy metabolismu kyseliny sialové (sialidázy nebo N-acetylneuraminové lyázy).

Neexistují žádné druhy savců, u nichž nebyla přítomnost sialových kyselin obecně uvedena jako součást glykoproteinů, glykoproteinů v séru, sliznicích, jako součást struktur buněčného povrchu nebo jako součást komplexních uhlohydrátů.

Byly nalezeny v kyselých oligosacharidech v mléce a kolostra lidí, skotu, ovcí, psů a prasat a také jako součást moči potkanů ​​a lidí.

Role v procesech buněčné adheze

Glykokonjugáty s částmi kyseliny sialové hrají důležitou roli v procesech výměny informací mezi sousedními buňkami a mezi buňkami a jejich prostředím.

Přítomnost kyseliny sialové v buněčných membránách přispívá k vytvoření negativního náboje na povrchu, což má pozitivní důsledky v některých elektrostatických odpuzovacích událostech mezi buňkami a některými molekulami.

Záporný náboj navíc dává sialovým kyselinám v membráně roli při transportu kladně nabitých iontů.

Bylo popsáno, že vazba endotelu a epitelu na glomerulární bazální membránu je usnadněna kyselinou sialovou, což také ovlivňuje kontakt mezi těmito buňkami.

Úloha v životnost složek krevních buněk

Kyselina sialová má důležité funkce jako součást glykophorinu A v plazmatické membráně erytrocytů. Některé studie ukázaly, že obsah kyseliny sialové je nepřímo úměrný věku těchto buněk.

Erytrocyty ošetřené enzymy neuraminidázy, které jsou zodpovědné za rozklad kyseliny sialové, drasticky snižují svůj poločas v krevním oběhu ze 120 dnů na několik hodin. Stejný případ byl pozorován u destiček.

Trombocyty ztrácejí svoji adhezní a agregační kapacitu v nepřítomnosti kyseliny sialové v jejich povrchových proteinech. V lymfocytech hraje kyselina sialová také důležitou roli v procesech buněčné adheze a rozpoznávání, jakož i v interakci s povrchovými receptory.

Funkce v imunitním systému

Imunitní systém je schopen rozlišovat mezi svými vlastními nebo invazivními strukturami na základě rozpoznávání vzorců kyseliny sialové přítomných v membránách.

Kyselina sialová, stejně jako enzymy neuraminidáza a sialyltransferáza, mají důležité regulační vlastnosti. Koncové části kyseliny sialové v glykokonjugátech plazmatické membrány mají maskovací funkce nebo jako membránové receptory.

Různí autoři navíc zvýšili možnost, že kyselina sialová má antigenní funkce, ale s jistotou není dosud známa. Maskovací funkce zbytků kyseliny sialové jsou však při regulaci buněk velmi důležité.

Maskování může mít přímou nebo nepřímou ochrannou roli v závislosti na tom, zda část kyseliny sialové přímo pokrývá antigenní uhlohydrátový zbytek, nebo zda je to kyselina sialová v sousedním glykokonjugátu, který maskuje antigenní část.

Některé protilátky mají zbytky Neu5Ac, které vykazují vlastnosti neutralizující virus, protože tyto imunoglobuliny jsou schopné zabránit adhezi virů pouze na konjugáty (glykokonjugáty s částmi kyseliny sialové) na buněčné membráně.

Další funkce

Ve střevním traktu hrají kyseliny sialové stejně důležitou roli, protože jsou součástí mucinů, které mají lubrikační a ochranné vlastnosti, nezbytné pro celý organismus.

Kromě toho jsou kyseliny sialové také přítomny v membránách bronchiálních, žaludečních a střevních epitelových buněk, kde se podílejí na transportu, sekreci a dalších metabolických procesech.

Nemoci

Je známo, že četná onemocnění zahrnují abnormality v metabolismu kyseliny sialové a jsou známá jako sialidóza. Mezi nejvýznamnější patří sialurie a Sallaova nemoc, které se vyznačují vylučováním močí s velkým množstvím volných kyselin sialových.

Jiné nemoci imunologické povahy mají co do činění se změnami anabolických a katabolických enzymů souvisejících s metabolismem kyseliny sialové, které způsobují aberantní akumulaci glykonjugátů s částmi kyseliny sialové.

Jsou také známa některá onemocnění související s krevními faktory, jako je trombocytopenie, která spočívá ve snížení hladiny trombocytů v krvi pravděpodobně způsobené nedostatkem kyseliny sialové v membráně.

Von Willebrandova choroba odpovídá defektu v adhezní kapacitě trombocytů k glykokonjugátům subendoteliální membrány stěny krevních cév, které jsou způsobeny nedostatky nebo nedostatky v glykosylaci nebo sialylaci.

Glanzmannova trombastenie je další vrozená porucha agregace trombocytů, jejíž kořen je přítomnost defektních glykoproteinů v membráně trombocytů. Ukázalo se, že vady těchto glykoproteinů jsou spojeny se sníženým obsahem Neu5Ac.

Reference

1. Clayden, J., Greeves, N., Warren, S., & Wothers, P. (2001). Organic Chemistry (1st ed.). New York: Oxford University Press.
2. Demchenko, AV (2008). Příručka chemické glykosylace: Pokroky ve stereoselektivitě a terapeutické relevanci. Wiley-VCH.
3. Rosenberg, A. (1995). Biologie sialových kyselin. New York: Springer Science + Business Media, LLC.
4. Schauer, R. (1982). Kyseliny sialové: chemie, metabolismus a funkce. Springer-Verlag Wien New York.
5. Traving, C., & Schauer, R. (1998). Struktura, funkce a metabolismus sialových kyselin. CMLS Cellular and Molecular Life Sciences, 54, 1330–1349.