ACIDUL SIALIC: STRUCTURĂ, FUNCȚII ȘI BOLI - BIOLOGIE - 2025

De Acizii sialici sunt monozaharide nouă atomi de carbon. Ele aparțin familiei de derivați ai acidului neuraminic (acidul 5-amino-3,5-dideoxi-D-glicero-D-galacto-nonulosonic) și sunt distribuite pe larg în natură, în special în regnul animal.

În mod normal, nu apar ca molecule libere, ci sunt legate prin legături α-glucozidice la moleculele de carbohidrați sau la alte molecule de acid sialic și pot ocupa apoi poziții terminale sau interne într-un lanț liniar de carbohidrați.

Schema unei molecule de acid sialic (Sursa: Utilizator: glicoform prin Wikimedia Commons)

Termenul „acid sialic” a fost creat pentru prima dată de Gunnar Blix în 1957, deși rapoartele anterioare ale altor cercetători indică faptul că descoperirea lor datează de un deceniu sau două mai devreme, când au fost descrise ca făcând parte din glicoproteinele de mucină sialo și sfingolipidele sialo-sialo (ganglioside). .

Acizii sialici sunt prezenți în multe regate ale naturii. Acestea au fost depistate la unele virusuri, bacterii patogene, protozoare, crustacee, viermi, insecte și vertebrate precum pești, amfibieni, păsări și mamifere. Dimpotrivă, nu s-au găsit la ciuperci, alge sau plante.

Structura

Acizii sialici apar în principal în porțiunea terminală a glicoproteinelor de suprafață și a glicolipidelor, oferind o mare diversitate acestor glicoconjugate. Tiparele de "sialylation" diferențiale sunt produse ale expresiei glicoziltransferazelor specifice țesutului (sialyltransferazele).

Din punct de vedere structural, acizii sialici aparțin unei familii de aproximativ 40 de derivați naturali ai acidului neuraminic care sunt N-acilați, dând naștere la două structuri „părinte”: acidul N-acetilneuraminic (Neu5Ac) sau acidul neuraminic N-glicolil (Neu5Gc) .

Caracteristicile sale structurale includ prezența unei grupe amino (care poate fi modificată) la poziția 5, și a unei grupări carboxilice la poziția 1, care poate fi ionizată la pH fiziologic. Un carbon deoxigenat C-3 și o moleculă de glicerol în poziția C-6.

Schema unei molecule de acid sialic cu enumerarea carbonilor (Sursa: Utilizator: glicoform via Wikimedia Commons)

Mulți derivați apar din substituția grupărilor hidroxil la pozițiile C-4, C-7, C-8 și C-9 cu porțiuni acetil, glicol, lactil, metil, sulfat și fosfat; precum și introducerea de legături duble între C-2 și C-3.

În poziția terminală liniară, atașarea unei porțiuni de acid sialic la un lanț oligosacharidic implică o legătură α-glucozidică între grupa hidroxil a carbonului anomeric C-2 a acidului sialic și grupările hidroxil ale carbunilor C-3, C-C. 4 sau C-6 din porțiunea monosacaridă.

Aceste legături pot fi între reziduuri de galactoză, N-acetilglucozamină, N-acetilgalactosamină și în unele ganglioside unice, glucoză. Ele pot apărea prin legături N-glicozidice sau O-glicozidice.

Caracteristici

Acizii sialici se consideră că ajută organismele parazite să supraviețuiască în interiorul organismului gazdă; exemple în acest sens sunt agenți patogeni de mamifere care produc enzime de metabolizare a acidului sialic (sialidaze sau N-acetilneuraminice liaze).

Nu există specii de mamifere pentru care prezența acizilor sialici nu a fost raportată ca parte a glicoproteinelor în general, glicoproteinele serului, mucoasei, ca parte a structurilor de suprafață celulară sau ca parte a carbohidraților complecși.

S-au găsit în oligozaharide acide din laptele și colostrul oamenilor, bovinelor, oilor, câinilor și porcilor, precum și ca parte a urinei șobolanilor și a oamenilor.

Rolul în procesele de adeziune celulară

Glicoconjugatele cu părți de acid sialic joacă un rol important în procesele de schimb de informații între celulele vecine și între celule și mediul lor.

Prezența acidului sialic în membranele celulare contribuie la stabilirea unei sarcini negative la suprafață, ceea ce are consecințe pozitive în unele evenimente de repulsie electrostatică între celule și unele molecule.

În plus, sarcina negativă conferă acizilor sialici din membrană un rol în transportul ionilor încărcați pozitiv.

S-a raportat că legarea endoteliului și a epiteliului la membrana glomerulară a subsolului este facilitată de acidul sialic și acest lucru influențează și contactul dintre aceste celule.

Rolul în durata de viață a componentelor celulelor sanguine

Acidul sialic are funcții importante ca parte a glicoporinei A în membrana plasmatică a eritrocitelor. Unele studii au arătat că conținutul de acid sialic este invers proporțional cu vârsta acestor celule.

Eritrocitele tratate cu enzime neuraminidaza, responsabile de degradarea acidului sialic, scad drastic timpul de înjumătățire în fluxul sanguin de la 120 de zile la câteva ore. Același caz a fost observat și cu trombocitele.

Trombocitele își pierd capacitatea de adeziune și agregare în absența acidului sialic în proteinele lor de suprafață. În limfocite, acidul sialic joacă, de asemenea, un rol important în procesele de adeziune și recunoaștere a celulelor, precum și în interacțiunea cu receptorii de suprafață.

Funcții în sistemul imunitar

Sistemul imunitar este capabil să distingă între structurile sale proprii sau invadatoare bazate pe recunoașterea modelelor de acid sialic prezente în membrane.

Acidul sialic, precum și enzimele neuraminidază și siailtransferaza, au proprietăți de reglare importante. Porțiunile terminale ale acidului sialic din glicoconjugatele membranei plasmatice au funcții de mascare sau ca receptori ai membranei.

În plus, diverși autori au ridicat posibilitatea ca acidul sialic să aibă funcții antigenice, dar nu este încă cunoscut cu certitudine. Cu toate acestea, funcțiile de mascare ale reziduurilor de acid sialic sunt foarte importante în reglarea celulelor.

Mascarea poate avea un rol protector direct sau indirect, în funcție de faptul dacă porțiunea de acid sialic acoperă direct reziduurile de carbohidrați antigenici sau dacă este un acid sialic dintr-un glicoconjugat adiacent care maschează porțiunea antigenică.

Unii anticorpi posedă reziduuri Neu5Ac care prezintă proprietăți de neutralizare a virusului, deoarece aceste imunoglobuline sunt capabile să împiedice aderarea virușilor numai la conjugate (glicoconjugate cu porțiuni de acid sialic) pe membrana celulară.

Alte funcții

În tractul intestinal, acizii sialici joacă un rol la fel de important, deoarece fac parte din mucine, care au proprietăți lubrifiante și protectoare, esențiale pentru întregul organism.

În plus, acizii sialici sunt prezenți și în membranele celulelor epiteliului bronșic, gastric și intestinal, unde sunt implicați în transport, secreție și alte procese metabolice.

boli

Sunt cunoscute numeroase boli care implică anomalii în metabolismul acidului sialic și acestea sunt cunoscute sub numele de sialidoză. Printre cele mai proeminente sunt sialuria și boala Salla, care se caracterizează prin excreția urinară cu cantități mari de acizi sialici liberi.

Alte boli de natură imunologică au legătură cu modificările enzimelor anabolice și catabolice legate de metabolismul acidului sialic, care provoacă o acumulare aberantă de glicoconjugate cu porții de acid sialic.

Sunt cunoscute și unele boli legate de factorii de sânge, cum ar fi trombocitopenia, care constă într-o scădere a nivelului de trombocite din sânge, probabil cauzată de lipsa acidului sialic în membrană.

Boala lui Von Willebrand corespunde unui defect al capacității trombocitelor de a adera glicoconjugatele membranei subendoteliale ale peretelui vasului sanguin, cauzate de deficiențe sau deficiențe în glicozilare sau siailare.

Trombastenia Glanzmann este o altă tulburare congenitală de agregare a trombocitelor a cărei rădăcină este prezența glicoproteinelor defecte în membrana trombocitelor. Defectele acestor glicoproteine ​​s-au dovedit a fi asociate cu conținut redus de Neu5Ac.

Referințe

1. Clayden, J., Greeves, N., Warren, S., & Wother, P. (2001). Chimie organică (ediția I). New York: Oxford University Press.
2. Demchenko, AV (2008). Manual de Glicozilare Chimică: Progrese în Stereoselectivitate și Relevanță Terapeutică. Wiley-VCH.
3. Rosenberg, A. (1995). Biologia acizilor sialici. New York: Springer Science + Business Media, LLC.
4. Schauer, R. (1982). Acizi Sialici: Chimie, Metabolism și Funcție. Springer-Verlag Wien New York.
5. Traving, C., & Schauer, R. (1998). Structura, funcția și metabolismul acizilor sialici. CMLS Științele vieții celulare și moleculare, 54, 1330–1349.