Siaalzuurstructuur, functies en ziekten

de siaalzuren monosacchariden negen koolstofatomen. Ze behoren tot de familie van neuraminezuurderivaten (5-amino-3,5-dideoxy-D-glycero-D-galacto-nonulosonzuur) en zijn wijd verspreid in de natuur, in het bijzonder in het dierenrijk.

Ze komen normaal niet voor als vrije moleculen, maar zijn verbonden door α-glycosidebindingen aan koolhydraatmoleculen of andere siaalzuurmoleculen en kunnen dan terminale of interne posities in een lineaire keten van koolhydraten innemen.

De term "siaalzuur" werd voor het eerst bedacht door Gunnar Blix in 1957, hoewel eerdere rapporten van andere onderzoekers zeggen dat hun ontdekking dateert uit één of twee voorgaande decennia, toen ze werden beschreven als onderdeel van glycoproteïnen sialo mucínicas en sfingolipiden sialo (ganglioside).

Siaalzuren zijn aanwezig in veel van de rijken van de natuur. Sommige virussen, pathogene bacteriën, protozoa, schaaldieren, platwormen, insecten en gewervelde dieren zoals vissen, amfibieën, vogels en zoogdieren zijn gedetecteerd. Ze zijn niet gevonden in schimmels, algen of planten.

index

• 1 structuur
• 2 functies
  • 2.1 Functie in celadhesieprocessen
  • 2.2 Rol in de levensduur van cellulaire bloedbestanddelen
  • 2.3 Functies in het immuunsysteem
  • 2.4 Andere functies
• 3 Ziekten
• 4 Referenties

structuur

Siaalzuren komen voornamelijk voor in het terminale gedeelte van glycoproteïnen en oppervlakte-glycolipiden, wat een grote diversiteit aan deze glycoconjugaten oplevert. Differentiële "sialylatie" -patronen zijn het product van de expressie van weefselspecifieke glycosyltransferasen (sialyltransferasen).

Structureel, de siaalzuren behoren tot een familie van 40 natuurlijke derivaten van neuraminezuur die N-geacyleerd, wat resulteert in twee "ouderlijke" structuren: N-acetylneuraminezuur (Neu5Ac) of N-glycosyl neuraminezuur (Neu5Gc).

De structurele kenmerken ervan omvatten de aanwezigheid van een aminogroep (die kan worden gemodificeerd) op positie 5 en een carboxylgroep op positie 1, die geïoniseerd kan worden bij fysiologische pH. Een gedeoxygeneerd C-3-koolstof en een glycerolmolecuul op de C-6-positie.

Vele derivaten komen voort uit de substitutie van de hydroxylgroepen op posities C-4, C-7, C-8 en C-9 door acetyl-, glycol-, lactyl-, methyl-, sulfaat- en fosfaatporties; en de introductie van dubbele bindingen tussen C-2 en C-3.

In de eindstandige lineaire positie, de vereniging van een gedeelte van een siaalzuur oligosaccharide keten omvat een α-glycosidebinding tussen de anomere hydroxylgroep van koolstof C-2 siaalzuur en de hydroxylgroepen van de koolstofatomen C-3, C- 4 of C-6 van het monosaccharide gedeelte.

Deze bindingen kunnen tussen galactoserestanten, N-acetylglucosamine, N-acetylgalactosamine en in sommige unieke gangliosiden, glucose, zijn. Ze kunnen worden gegeven door N-glycoside- of O-glycosidebindingen.

functies

Men denkt dat siaalzuren parasitaire organismen helpen overleven in het gastheerorganisme; een voorbeeld hiervan zijn pathogenen van zoogdieren die siaalzuurmetabolisme-enzymen produceren (sialidasen of N-acetylneuraminische lyasen).

Niemand zoogdiersoort die niet de aanwezigheid van siaalzuur als onderdeel van de glycoproteïnen glycoproteïnen algemeen serum, slijmvliezen, in het kader van celoppervlakstructuren of als deel van complexe koolhydraten.

Ze zijn aangetroffen in de zure oligosacchariden van melk en colostrum van mensen, runderen, schapen, hoektanden en varkens, en ook als onderdeel van de urine van ratten en mensen.

Functie in celadhesieprocessen

Glycoconjugaten met delen van siaalzuur spelen een belangrijke rol in de processen van informatie-uitwisseling tussen naburige cellen en tussen cellen en hun omgeving.

De aanwezigheid van siaalzuur in celmembranen draagt ​​bij aan de vorming van een negatieve lading op het oppervlak, wat positieve gevolgen heeft in sommige gevallen van elektrostatische afstoting tussen cellen en sommige moleculen.

Bovendien geeft de negatieve lading de siaalzuren in het membraan een rol bij het transport van positief geladen ionen.

Er is gemeld dat de binding van het endotheel en epitheel aan het basale glomerulaire membraan wordt vergemakkelijkt door siaalzuur, en dit heeft ook invloed op het contact tussen deze cellen..

Rol in de levensduur van cellulaire bloedbestanddelen

Siaalzuur heeft belangrijke functies als onderdeel van glycophorine A in het plasmamembraan van erytrocyten. Sommige studies hebben aangetoond dat het gehalte aan siaalzuur omgekeerd evenredig is met de ouderdom van deze cellen.

Erytrocyten behandeld met neuraminidase enzymen, die verantwoordelijk is voor de afbraak van siaalzuur dramatisch zijn halfwaardetijd in de bloedstroom 120 dagen te verlagen tot een paar uur. Hetzelfde geval gezien met bloedplaatjes.

Thrombocyten verliezen adhesie en aggregatiecapaciteit in afwezigheid van siaalzuur in hun oppervlakte-eiwitten. In lymfocyten speelt siaalzuur ook een belangrijke rol bij celadhesie- en herkenningsprocessen, alsook in interactie met oppervlaktereceptoren.

Functies in het immuunsysteem

Het immuunsysteem is in staat onderscheid te maken tussen eigen of invasieve structuren op basis van de herkenning van de siaalzuurpatronen aanwezig in de membranen.

Siaalzuur, evenals de enzymen neuraminidase en sialyltransferase, bezitten belangrijke regulerende eigenschappen. De eindstandige delen van siaalzuur in glycoconjugaten in het plasmamembraan hebben maskerfuncties of als membraanreceptoren.

Bovendien hebben verschillende auteurs de mogelijkheid geopperd dat siaalzuur antigene functies heeft, maar het is nog niet met zekerheid bekend. De functies van maskering van de siaalzuurresten zijn echter erg belangrijk bij celregulatie.

Maskeren directe of indirecte rol beschermer, afhankelijk van of het siaalzuur gedeelte direct voor de antigene koolhydraatrest of een siaalzuur in een aangrenzende glycoconjugaat waarachter het antigene gedeelte.

Sommige antilichamen bezitten Neu5Ac residuen vertoont virus neutraliserende eigenschappen, omdat deze immunoglobulinen kunnen verhinderen de hechting van het virus aan de conjugaten sialo (glycoconjugaten met delen siaalzuur) in de celmembraan.

Andere functies

In het darmkanaal spelen siaalzuren een even belangrijke rol, omdat ze deel uitmaken van de mucine, die smerende en beschermende eigenschappen hebben, essentieel voor het hele organisme.

Bovendien zijn siaalzuren ook aanwezig in de membranen van bronchiale, maag- en darmepitheelcellen, waar ze betrokken zijn bij transport, secretie en andere metabolische processen..

ziekten

Er zijn vele ziekten bekend die abnormaliteiten in het metabolisme van siaalzuur met zich meebrengen en deze staan ​​bekend als sialidose. Een van de meest prominente zijn sialurie en de ziekte van Salla, die worden gekenmerkt door uitscheiding via de urine met grote hoeveelheden vrije siaalzuren.

Andere immunologische ziekten hebben te maken met de veranderingen van de anabole en katabole enzymen die verband houden met het metabolisme van siaalzuur, die een afwijkende accumulatie van glycoconjugaten met delen van siaalzuur veroorzaken.

Sommige ziekten die verband houden met bloedfactoren zijn ook bekend, zoals trombocytopenie, die bestaat uit de verlaging van het gehalte aan bloedtrombocyten waarschijnlijk veroorzaakt door het ontbreken van siaalzuur in het membraan.

ziekte van von Willebrand overeenkomt met een defect in het vermogen van bloedplaatjesadhesie aan glycoconjugaten subendotheliaal wandmembraan van bloedvaten veroorzaakt door defecten of deficiënties glycosylering of sialylering van.

Glanzmann trombasthenie is een aangeboren aandoening van de aggregatie van bloedplaatjes waarvan de wortel is de aanwezigheid van defecte glycoproteïnen in het membraan van de trombocyten. Het is aangetoond dat de defecten in deze glycoproteïnen te maken hebben met een verlaagd gehalte aan Neu5Ac.

referenties

1. Clayden, J., Greeves, N., Warren, S., & Wothers, P. (2001). Organische chemie (1e ed.). New York: Oxford University Press.
2. Demchenko, A. V. (2008). Handbook of Chemical Glycosylation: Advances in Stesoselectivity and Therapeutic Relevance. Wiley-VCH.
3. Rosenberg, A. (1995). Biologie van de sialic zuren. 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). Structuur, functie en metabolisme van siaalzuren. CMLS Cellular and Molecular Life Sciences, 54, 1330-1349.