Cấu trúc, chức năng và bệnh của axit sialic



các axit sialic chúng là các monosacarit của chín nguyên tử carbon. Chúng thuộc họ dẫn xuất axit neuraminic (5-amino-3,5-dideoxy-D-glycero-D-galacto-nonulosonic acid) và được phân bố rộng rãi trong tự nhiên, đặc biệt là trong vương quốc động vật.

Chúng thường không xuất hiện dưới dạng các phân tử tự do, nhưng được liên kết bởi các liên kết α-glycosid với các phân tử carbohydrate hoặc các phân tử axit sialic khác, và sau đó có thể chiếm vị trí đầu cuối hoặc bên trong một chuỗi carbohydrate tuyến tính.

Thuật ngữ "axit sialic" lần đầu tiên được đặt ra bởi Gunnar Blix vào năm 1957, mặc dù các báo cáo trước đây của các nhà nghiên cứu khác chỉ ra rằng phát hiện của nó có từ một hoặc hai thập kỷ trước, khi chúng được mô tả là một phần của glycoprotein và sialo sprialolipids.

Axit sialic có mặt trong hầu hết các lĩnh vực của tự nhiên. Một số virus, vi khuẩn gây bệnh, động vật nguyên sinh, động vật giáp xác, giun dẹp, côn trùng và động vật có xương sống như cá, lưỡng cư, chim và động vật có vú đã được phát hiện. Chúng không được tìm thấy, trái lại, trong nấm, tảo hoặc thực vật.

Chỉ số

  • 1 cấu trúc
  • 2 chức năng
    • 2.1 Chức năng trong quá trình kết dính tế bào
    • 2.2 Vai trò trong vòng đời của các thành phần máu tế bào
    • 2.3 Chức năng trong hệ thống miễn dịch
    • 2.4 Các chức năng khác
  • 3 bệnh
  • 4 tài liệu tham khảo

Cấu trúc

Axit sialic xảy ra chủ yếu ở phần cuối của glycoprotein và glycolipids bề mặt, mang lại sự đa dạng lớn cho các glycoconjugates này. Các mẫu "sialylation" khác biệt là sản phẩm của sự biểu hiện của glycosyltransferase đặc hiệu mô (sialyltransferase).

Về mặt cấu trúc, axit sialic thuộc về một họ khoảng 40 dẫn xuất tự nhiên của axit neuraminic được N-acyl hóa, tạo ra hai cấu trúc "cha mẹ": axit N-acetylneuraminic (Neu5Ac) hoặc axit thần kinh N-glycolyl (Neu5Gc).

Đặc điểm cấu trúc của nó bao gồm sự hiện diện của một nhóm amino (có thể thay đổi) ở vị trí 5 và nhóm carboxylic ở vị trí 1, có thể bị ion hóa ở pH sinh lý. Một carbon C-3 khử oxy và một phân tử glycerol ở vị trí C-6.

Nhiều dẫn xuất phát sinh từ việc thay thế các nhóm hydroxyl tại các vị trí C-4, C-7, C-8 và C-9 bằng các phần acetyl, glycol, lactyl, methyl, sulfate và phosphate; cũng như giới thiệu liên kết đôi giữa C-2 và C-3.

Ở vị trí tuyến tính cuối, sự liên kết của một phần axit sialic với chuỗi oligosacarit liên quan đến liên kết α-glycosid giữa nhóm hydroxyl của carbon anomeric C-2 của axit sialic và các nhóm hydroxyl của các nguyên tử C-3, C-carbon. 4 hoặc C-6 của phần monosacarit.

Các liên kết này có thể là giữa dư lượng galactose, N-acetylglucosamine, N-acetylgalactosamine và trong một số ganglioside độc ​​đáo, glucose. Chúng có thể được cung cấp bởi các liên kết N-glycosidic hoặc O-glycosid.

Chức năng

Người ta cho rằng axit sialic giúp sinh vật ký sinh tồn tại trong cơ thể vật chủ; ví dụ về điều này là mầm bệnh của động vật có vú sản xuất enzyme chuyển hóa axit sialic (sialidase hoặc N-acetylneuraminic lyase).

Không có một loài động vật có vú nào mà sự hiện diện của axit sialic đã không được báo cáo như là một phần của glycoprotein nói chung, glycoprotein huyết thanh, màng nhầy, như một phần của cấu trúc bề mặt tế bào hoặc là một phần của carbohydrate phức tạp.

Chúng đã được tìm thấy trong các oligosacarit có tính axit của sữa và sữa non của người, gia súc, cừu, chó và lợn, và cũng là một phần của nước tiểu của chuột và người.

Chức năng trong quá trình kết dính tế bào

Glycoconjugates với các phần axit sialic đóng vai trò quan trọng trong các quá trình trao đổi thông tin giữa các tế bào lân cận và giữa các tế bào và môi trường của chúng.

Sự hiện diện của axit sialic trong màng tế bào góp phần hình thành điện tích âm trên bề mặt, gây hậu quả tích cực trong một số sự kiện đẩy tĩnh điện giữa tế bào và một số phân tử.

Ngoài ra, điện tích âm cung cấp cho các axit sialic trong màng có vai trò trong việc vận chuyển các ion tích điện dương.

Nó đã được báo cáo rằng sự liên kết của nội mạc và biểu mô với màng cầu thận cơ bản được tạo điều kiện bởi axit sialic, và điều này cũng ảnh hưởng đến sự tiếp xúc giữa các tế bào này.

Vai trò trong vòng đời của các thành phần máu tế bào

Axit sialic có chức năng quan trọng là một phần của glycophorin A trong màng hồng cầu của hồng cầu. Một số nghiên cứu đã chỉ ra rằng hàm lượng axit sialic tỷ lệ nghịch với tuổi của các tế bào này.

Tế bào hồng cầu được điều trị bằng enzyme neuraminidase, chịu trách nhiệm cho sự thoái biến của axit sialic, làm giảm đáng kể thời gian bán hủy của chúng trong máu từ 120 ngày xuống vài giờ. Trường hợp tương tự đã được quan sát với tiểu cầu.

Thrombocytes mất khả năng kết dính và khả năng tổng hợp trong trường hợp không có axit sialic trong protein bề mặt của chúng. Trong tế bào lympho, axit sialic cũng đóng một vai trò quan trọng trong quá trình nhận biết và kết dính tế bào, cũng như tương tác với các thụ thể bề mặt.

Chức năng trong hệ thống miễn dịch

Hệ thống miễn dịch có thể phân biệt các cấu trúc riêng hoặc xâm lấn dựa trên sự công nhận các mẫu axit sialic có trong màng.

Axit sialic, cũng như các enzyme neuraminidase và sialyltransferase, có các đặc tính điều tiết quan trọng. Các phần cuối của axit sialic trong glycoconjugates màng plasma có chức năng che lấp hoặc như các thụ thể màng.

Ngoài ra, một số tác giả đã đưa ra khả năng axit sialic có chức năng kháng nguyên, nhưng nó vẫn chưa được biết một cách chắc chắn. Tuy nhiên, chức năng che dấu dư lượng axit sialic rất quan trọng trong việc điều hòa tế bào.

Đắp mặt nạ có thể có vai trò bảo vệ trực tiếp hoặc gián tiếp, tùy thuộc vào việc phần axit sialic trực tiếp bao phủ dư lượng carbohydrate kháng nguyên, hoặc liệu đó có phải là axit sialic trong glycoconjugate liền kề che dấu phần kháng nguyên..

Một số kháng thể có dư lượng Neu5Ac thể hiện các đặc tính trung hòa vi-rút, vì các globulin miễn dịch này có khả năng ngăn chặn sự bám dính của vi-rút vào sialo liên hợp (glycoconjugates với các phần của axit sialic) trong màng tế bào.

Các chức năng khác

Trong đường ruột, axit sialic đóng vai trò quan trọng không kém, vì chúng là một phần của chất nhầy, có đặc tính bôi trơn và bảo vệ, cần thiết cho toàn bộ sinh vật.

Ngoài ra, axit sialic cũng có trong màng của các tế bào biểu mô phế quản, dạ dày và ruột, nơi chúng tham gia vào quá trình vận chuyển, bài tiết và các quá trình trao đổi chất khác.

Bệnh

Nhiều bệnh được biết là có liên quan đến sự bất thường trong quá trình chuyển hóa axit sialic và chúng được gọi là bệnh sialidosis. Nổi bật nhất là bệnh sial niệu và bệnh Salla, được đặc trưng bởi sự bài tiết nước tiểu với một lượng lớn axit sialic tự do.

Các bệnh khác về trật tự miễn dịch có liên quan đến sự thay đổi các enzyme đồng hóa và dị hóa liên quan đến chuyển hóa axit sialic, gây ra sự tích tụ bất thường của glycoconjugates với các phần của axit sialic.

Một số bệnh liên quan đến yếu tố máu cũng được biết đến, chẳng hạn như giảm tiểu cầu, bao gồm giảm mức độ huyết khối có thể do thiếu axit sialic trong màng.

Bệnh Von Willebrand tương ứng với sự khiếm khuyết về khả năng bám dính của huyết khối với glycoconjugates màng dưới màng cứng của thành mạch máu, do thiếu hụt hoặc thiếu hụt glycosyl hóa hoặc sialylation.

Glombmann's thrombasthenia là một rối loạn tập hợp huyết khối bẩm sinh khác có gốc là sự hiện diện của glycoprotein khiếm khuyết trong màng tế bào huyết khối. Nó đã được chứng minh rằng các khiếm khuyết trong các glycoprotein này có liên quan đến hàm lượng Neu5Ac giảm.

Tài liệu tham khảo

  1. Clayden, J., Greeves, N., Warren, S., & Wothers, P. (2001). Hóa hữu cơ (lần 1). New York: Nhà xuất bản Đại học Oxford.
  2. Demigan, A. V. (2008). Cẩm nang về Glycosyl hóa hóa học: Những tiến bộ trong lập thể và liên quan đến trị liệu. Wiley-VCH.
  3. Rosenberg, A. (1995). Sinh học của các axit Sialic. New York: Springer Science + Business Media, LLC.
  4. Schauer, R. (1982). Axit Sialic: Hóa học, Trao đổi chất và Chức năng. Springer-Verlag Wien New York.
  5. Traving, C., & Schauer, R. (1998). Cấu trúc, chức năng và chuyển hóa của axit sialic. Khoa học đời sống tế bào và phân tử CMLS, 54, 1330-1349.