Acizii sialici

Versiunea actuală a paginii nu a fost încă examinată de colaboratori experimentați și poate diferi semnificativ de versiunea revizuită la 23 ianuarie 2021; verificările necesită 5 modificări .

Acizii sialici (din altă greacă σίαλον „salivă”) este numele comun pentru derivații N- și O-substituiți ai acidului neuraminic , o monozaharidă cu un lanț de nouă atomi de carbon . Cel mai comun membru al acestei clase, acidul N-acetilneuraminic (NANK, Neu5Ac), este adesea denumit acid sialic. Sunt larg răspândiți în țesutul animal , dar se găsesc și în plante , ciuperci și bacterii . Au fost descoperite pentru prima dată în anii 1930 de Gunnar Blix , Ernst Klenk și alții ca produse predominante ale hidrolizei acide ușoare a glicolipidelor cerebrale și a mucinelor salivare , de la care și-au primit numele [1] . Până în anii 1980, au fost identificați peste 30 de derivați NANK diferiți. O altă serie de acizi sialici include metaboliți ai acidului 2-ceto-3-deoxinononic (Kdn); ținând cont de ele, numărul total de acizi sialici ajunge la 50 [1] .

Structura

Datorită influenței grupării carboxil asupra legăturii cetozidice, acizii sialici sunt instabili, această legătură este ușor supusă clivajului hidrolitic.

Numerotarea structurii acidului sialic începe de la atomul de carbon carboxil. Configurația în care anionul carboxilat este în poziție axială este α-anomerul.

În soluție, acidul sialic este predominant în formă β (mai mult de 90%), iar α-anomerul este inclus în compoziția glicanilor.

Diversitatea acizilor sialici este determinată, în primul rând, de natura și poziția de substituție a carbohidratului , de care fragmentul de acid sialic este atașat printr-o legătură glicozidică și, în al doilea rând, de natura modificării substituenților la atomii de carbon C. -1, C-4, C-5, C-7, C-8 și C-9. Legăturile glicozidice sunt create de enzimele sialiltransferaze , cel mai adesea cu pozițiile C-3 și C-6 de galactoză și reziduuri C-6 N-acetilgalactozamină [1] .

Variația substituenților la atomul C-5 determină structura a patru acizi sialici cheie: Neu5Ac (N-acetil), Kdn ( hidroxil ), acid N-glicolilneuraminic (Neu5Gc), N-(hidroxiacetil)), precum și neuraminic acid (Neu, grupa amino ). Gruparea carboxil de la C-1 este, de obicei, deprotonată, dar poate forma lactone cu zaharide învecinate, precum și lactame în cazul Neu. Printre substituenții de la atomii de carbon rămași, se găsesc de obicei O-metil, O-acetil, O-sulfat, O-lactil și, de asemenea, o grupare fosfat. Există, de asemenea, derivați nesaturați și dehidrogenați ai acizilor sialici, dintre care cel mai comun este Neu2en5Ac (2-deoxi-2,3-didehidro-NANK) [1] .

Formele polimerice și oligomerice ale acizilor sialici se găsesc în glicoproteinele animale (în special, în celulele creierului și ouăle de pește ) și sunt caracteristice unor bacterii patogene [1] . Concentrația de acizi polisialici în creier scade semnificativ în timpul dezvoltării postnatale ; o creștere a concentrației este asociată cu neuroplasticitatea [1] .

Proprietăți fizice și chimice

Acizii sialici sunt substanțe cristaline incolore, foarte solubile în apă, ușor solubile în soluții de alcool și eter și insolubile în solvenți organici nepolari . Au puncte de topire scăzute. Când sunt încălziți peste 130–160°C, majoritatea acizilor sialici se descompun. Foarte instabil: în timpul depozitării soluțiilor apoase se observă descompunerea acestora. Se descompun sub acțiunea acizilor minerali și a unor acizi organici , precum și la interacțiunea cu bazele [2] . Prin natura lor, acizii sialici sunt compuși polifuncționali cu aciditate pronunțată (pK a = 2,6), formează esteri metilici.

Reacții specifice

Acizii sialici au o serie de reacții specifice:

Prima reacție este utilizată pe scară largă în studiul glicoproteinelor , deoarece alte componente ale acestor biopolimeri nu dau compuși colorați în aceste condiții. Această reacție se bazează pe conversia acizilor sialici în derivați de pirol , care dau culoare atunci când reacţionează cu 4-dimetilaminobenzaldehida .

Al doilea se bazează pe formarea acidului formilpiruvic, care dă o reacție de culoare atunci când interacționează cu acidul tiobarbituric .

Metode de detectare

Pentru a identifica acizii sialici, se utilizează cromatografia pe hârtie, într-un strat subțire de silicagel , electroforeza pe hârtie.

Distribuție

Acizii sialici sunt larg răspândiți în natură. Ele se găsesc în glicocalixul unei celule animale (inclusiv oameni), membranele celulare ale bacteriilor , pereții celulari ai plantelor , sunt componente structurale ale glicoproteinelor și glicolipoproteinelor, fac parte din componentele structurale ale oligozaharidelor din laptele uman , grupul protetic al submandibularului . mucoproteina glandelor , gangliozide cerebrale implicate in conducerea nervoasa.impulsurile se gasesc adesea in compozitia lichidului cefalorahidian (in stare libera), secretii ale glandelor salivare , mucus , in membranele mitocondriilor , microzomi [3] .

Biosinteza

În sistemele bacteriene, acizii sialici sunt sintetizați de enzima aldolaza . Enzima folosește un derivat de manoză ca substrat , inserând trei atomi de carbon din molecula de piruvat în structura acidului sialic rezultată. Aldolazele pot fi folosite și pentru sinteza chimico-enzimatică a derivaților acidului sialic [4] .

Funcții

Acizii sialici sunt un element important al glicanilor și glicolipidelor . Localizarea lor tipică este la capetele N-glicanilor , O-glicanilor și gangliozidelor , dar pot fi, de asemenea, intermediari în polizaharide (în principal bacteriene) și, de asemenea, pot forma acizi oligo- și polisialici [1] . Prezența acizilor sialici la capetele lanțurilor de oligozaharide ale glicoproteinelor animale le permite acestora din urmă să circule în fluxul sanguin, împiedicând captarea lor de către celulele hepatice . Ca parte a biopolimerilor celulelor animale, acizii sialici determină în mare măsură proprietățile suprafeței celulare. Fiind la capătul nereducător al lanțurilor oligozaharide ale glicolipidelor și glicoproteinelor, acizii sialici maschează determinanții antigenici ai biopolimerului [5] .

Acizii sialici leagă selectina la oameni și alte organisme.

Ele joacă un rol semnificativ în procesele patologice : inflamație , răspuns imun , carcinogeneză (unii dintre acizii sialici, de exemplu, acidul N-acetilneuraminic este implicat în pătrunderea metastazelor în vasele de sânge [6] ), pătrunderea virusurilor , bacteriilor . și ciuperci în corpul uman etc.

Celulele canceroase metastatice au adesea o expresie ridicată a acidului sialic, care este bogat în glicoproteine . Supraexprimarea acidului sialic la suprafață este cea care creează o sarcină negativă care acționează asupra membranelor celulare. Acest lucru creează o repulsie între celulele sănătoase (formând așa-numitele celule de opoziție) [6] și ajută metastazele din cancerele avansate să ajungă în vasele de sânge .

În anii 1940, s-a descoperit că acidul sialic este receptorul celular pentru virusurile gripale și este degradat de o enzimă numită ulterior neuraminidază [1] . Medicamentele antigripal utilizate pe scară largă ( oseltamivir și zanamivir ) sunt analogi ai acidului sialic și interferează cu intrarea virusului în celulă prin inhibarea neuraminidazei.

Regiunile bogate în acizi sialici creează o sarcină negativă pe suprafața celulelor. Deoarece apa este o moleculă polară cu o sarcină parțială pozitivă pe ambii atomi de hidrogen , este atrasă de suprafața celulelor și a membranelor . De asemenea, favorizează absorbția de lichid de către celule.

Patologia metabolismului acidului sialic

Patologia metabolică include un grup de boli ereditare - sialidoza . Sialidoza de tip I sau mucolipidoza este o boală ereditară ( autosomal recesivă ) cauzată de acumularea acizilor sialici în fluxul sanguin din cauza unui deficit al enzimei lizozomale neuraminidaza (sialidaza) [7] , care favorizează excreția acizilor sialici din organism.

Vezi și

Note

  1. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 Varki, A. Capitolul 14. Acizii sialici  // Essentials of Glycobiology : [ ing. ]  / A. Varki, R. Schauer. - editia a 2-a. - Cold Spring Harbor (NY): Cold Spring Harbor Laboratory Press. — 784 p. — ISBN 978-087969770-9 . — PMID 20301246 .
  2. ↑ Kochetkov N.K. Chimia carbohidraților. — M .: Chimie, 1967. — 674 p.
  3. ↑ Acid sialic . Data accesului: 10 mai 2013. Arhivat din original la 22 februarie 2014.
  4. ↑ Hai Yu, Harshal Chokhawala, Shengshu Huang, Xi Chen. Abordare chemoenzimatică cu trei enzime într-un singur vas a sintezei sialozidelor care conțin funcționalități naturale și nenaturale // Nature Protocols . - 2006. - Vol. 1. - P. 2485-2492. - doi : 10.1038/nprot.2006.401 . — PMID 17406495 .
  5. ↑ Ovchinnikov Yu.A. Chimie bioorganică. - M . : Educaţie, 1987. - 815 p.
  6. ↑ 1 2 Mark M. Fuster, Jeffrey D. Esko. Dulce și acru al cancerului: glicanii ca ținte terapeutice noi // Nature Reviews Cancer . - 2005. - Vol. 5. - P. 526-542. doi : 10.1038 / nrc1649 . — PMID 16069816 .
  7. ↑ James, William D.; Berger, Timothy G.; et al. Bolile lui Andrews ale pielii:  dermatologie clinică . - Saunders Elsevier, 2006. - P.  538 . - ISBN 0-7216-2921-0 .  (Engleză)
  Accesați articolul Wikidata  Dicționare și enciclopedii
În cataloagele bibliografice