Sialinsyror

Sialinsyror (från annan grekisk σίαλον "saliv") är det vanliga namnet för N- och O-substituerade derivat av neuraminsyra , en monosackarid med en kedja med nio kol . Den vanligaste medlemmen i denna klass, N-acetylneuraminsyra (NANK, Neu5Ac), kallas också ofta för sialinsyra. De är utbredda i djurvävnad , men finns också i växter , svampar och bakterier . De upptäcktes först på 1930-talet av Gunnar Blix , Ernst Klenk och andra som de dominerande produkterna av mild sur hydrolys av hjärnglykolipider och saliv muciner , från vilken de fick sitt namn [1] . På 1980-talet hade över 30 olika NANK-derivat identifierats. En annan serie sialinsyror inkluderar 2-keto-3-deoxinononsyra (Kdn) metaboliter; med hänsyn till dem når det totala antalet sialinsyror 50 [1] .

Struktur

På grund av inverkan av karboxylgruppen på ketosidbindningen är sialinsyror instabila, denna bindning utsätts lätt för hydrolytisk klyvning.

Numreringen av sialinsyrastrukturen utgår från karboxylkolatomen. Konfigurationen i vilken karboxylatanjonen är i axiell position är a-anomeren.

I lösning är sialinsyra övervägande i β-form (mer än 90%), och α-anomeren ingår i glykansammansättningen.

Mångfalden av sialinsyror bestäms, för det första, av naturen och positionen för substitutionen av kolhydraten , till vilken sialinsyrafragmentet är fäst genom en glykosidbindning, och för det andra av naturen av modifieringen av substituenter vid kolatomer C. -1, C-4, C-5, C-7, C-8 och C-9. Glykosidbindningar skapas av enzymerna sialyltransferaser , oftast med positionerna C-3 och C-6 av galaktos- och C-6 N-acetylgalaktosaminrester [1] .

Variationen av substituenter vid C-5-atomen bestämmer strukturen hos fyra nyckelsialinsyror: Neu5Ac (N-acetyl), Kdn ( hydroxyl ), N-glykolylneuraminsyra (Neu5Gc), N-(hydroxiacetyl)), såväl som neuraminsyra syra (Neu, aminogrupp ). Karboxylgruppen vid C-1 är vanligtvis deprotonerad, men kan bilda laktoner med närliggande sackarider, liksom laktamer i fallet med Neu. Bland substituenterna vid de återstående kolatomerna återfinns vanligtvis O-metyl, O-acetyl, O-sulfat, O-laktyl och även en fosfatgrupp. Det finns också omättade och dehydrerade derivat av sialinsyror, varav den vanligaste är Neu2en5Ac (2-deoxi-2,3-didehydro-NANK) [1] .

Polymera och oligomera former av sialinsyror finns i animaliska glykoproteiner (särskilt i hjärnceller och fiskägg ) och är karakteristiska för vissa patogena bakterier [1] . Koncentrationen av polysialinsyror i hjärnan minskar signifikant under postnatal utveckling ; en ökning av koncentrationen är associerad med neuroplasticitet [1] .

Fysikaliska och kemiska egenskaper

Sialinsyror är färglösa kristallina ämnen, mycket lösliga i vatten, svagt lösliga i alkohol- och eterlösningar och olösliga i opolära organiska lösningsmedel . De har låga smältpunkter. Vid uppvärmning över 130–160°C sönderdelas de flesta sialinsyror. Mycket instabil: under lagring av vattenlösningar observeras deras sönderdelning. De sönderdelas under inverkan av mineral och vissa organiska syror , såväl som när de interagerar med baser [2] . Till sin natur är sialinsyror polyfunktionella föreningar med uttalad surhet (pK a = 2,6), de bildar metylestrar.

Specifika reaktioner

Sialinsyror har ett antal specifika reaktioner:

• direkt Ehrlich-reaktion ;
• Warren reaktion med tiobarbitursyra .

Den första reaktionen används ofta i studien av glykoproteiner , eftersom andra komponenter i dessa biopolymerer inte ger färgade föreningar under dessa förhållanden. Denna reaktion är baserad på omvandlingen av sialinsyror till pyrrolderivat , som ger färg när de reageras med 4-dimetylaminobensaldehyd .

Den andra är baserad på bildningen av formylpyrodruvsyra, som ger en färgreaktion när den interagerar med tiobarbitursyra .

Detektionsmetoder

För att identifiera sialinsyror används kromatografi på papper, i ett tunt lager av silikagel , elektrofores på papper.

Distribution

Sialinsyror är brett spridda i naturen. De finns i glykokalyxen i en djurcell (inklusive människor), cellmembran av bakterier , cellväggar hos växter , är strukturella komponenter i glykoproteiner och glykolpoproteiner, är en del av de strukturella komponenterna i humanmjölk oligosackarider , protesgruppen i submandibulären körtelmukoprotein , hjärngangliosider involverade i nervledning, impulser finns ofta i cerebrospinalvätskans sammansättning (i fritt tillstånd), sekret från spottkörtlarna , slem , i mitokondriernas membran , mikrosomer [3] .

Biosyntes

I bakteriella system syntetiseras sialinsyror av enzymet aldolas . Enzymet använder ett mannosderivat som substrat , vilket infogar tre kol från pyruvatmolekylen i den resulterande sialinsyrastrukturen. Aldolaser kan också användas för kemisk-enzymatisk syntes av sialinsyraderivat [4] .

Funktioner

Sialinsyror är en viktig byggsten för glykaner och glykolipider . Deras typiska läge är i ändarna av N-glykaner , O-glykaner och gangliosider , men de kan också vara mellanprodukter i polysackarider (främst bakteriella), och även bilda oligo- och polysialic syror [1] . Närvaron av sialinsyror i ändarna av oligosackaridkedjorna av animaliska glykoproteiner gör att de senare kan cirkulera i blodomloppet, vilket förhindrar att de fångas av leverceller . Som en del av biopolymererna av djurceller bestämmer sialinsyror till stor del cellytans egenskaper. Eftersom sialinsyrorna ligger i den icke-reducerande änden av oligosackaridkedjorna av glykolipider och glykoproteiner, maskerar sialinsyrorna biopolymerens antigena determinanter [5] .

Sialinsyror binder selektin hos människor och andra organismer.

De spelar en betydande roll i patologiska processer : inflammation , immunsvar , karcinogenes (några av sialinsyrorna, till exempel, N-acetylneuraminsyra är involverad i penetrationen av metastaser i blodkärlen [6] ), penetrationen av virus , bakterier och svamp i människokroppen, etc.

Metastaserande cancerceller har ofta högt uttryck av sialinsyra, som är rik på glykoproteiner . Det är överuttrycket av sialinsyra på ytan som skapar en negativ laddning som verkar på cellmembranen. Detta skapar en repulsion mellan friska celler (bildar så kallade oppositionsceller) [6] och hjälper metastaser i avancerad cancer att nå blodkärlen .

På 1940-talet upptäcktes att sialinsyra är den cellulära receptorn för influensavirus och bryts ned av ett enzym som senare kallas neuraminidas [1] . De allmänt använda läkemedlen mot influensa ( oseltamivir och zanamivir ) är sialinsyraanaloger och interfererar med virusets inträde i cellen genom att hämma neuraminidas.

Regioner rika på sialinsyror skapar en negativ laddning på cellytan. Eftersom vatten är en polär molekyl med en partiell positiv laddning på båda väteatomerna , attraheras det till ytan av celler och membran . Det främjar också upptaget av vätska av cellerna.

Patologi av sialinsyrametabolism

Metabolisk patologi inkluderar en grupp av ärftliga sjukdomar - sialidos . Typ I sialidos eller mukolipidos är en ärftlig ( autosomal recessiv ) sjukdom som orsakas av ansamling av sialinsyror i blodomloppet på grund av en brist på det lysosomala enzymet neuraminidas (sialidas) [7] , vilket främjar utsöndringen av sialinsyror från kroppen.

Se även

• Sialidos
• Sialoglykoproteiner
• Ortomyxovirus

Anteckningar

1. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 Varki, A. Kapitel 14. Sialic Acids  // Essentials of Glycobiology : [ eng. ]  / A. Varki, R. Schauer. - 2:a upplagan. - Cold Spring Harbor (NY): Cold Spring Harbor Laboratory Press. — 784 sid. — ISBN 978-087969770-9 . — PMID 20301246 .
2. ↑ Kochetkov N.K. Kemi av kolhydrater. — M .: Kemi, 1967. — 674 sid.
3. ↑ Sialinsyra . Tillträdesdatum: 10 maj 2013. Arkiverad från originalet 22 februari 2014. (obestämd)
4. ↑ Hai Yu, Harshal Chokhawala, Shengshu Huang, Xi Chen. One-pot tre-enzym kemoenzymatisk metod för syntes av sialosider som innehåller naturliga och icke-naturliga funktioner // Nature Protocols . - 2006. - Vol. 1. - P. 2485-2492. - doi : 10.1038/nprot.2006.401 . — PMID 17406495 .
5. ↑ Ovchinnikov Yu.A. Bioorganisk kemi. - M . : Education, 1987. - 815 sid.
6. ↑ 1 2 Mark M. Fuster, Jeffrey D. Esko. Det söta och sura av cancer: Glykaner som nya terapeutiska mål // Nature Reviews Cancer . - 2005. - Vol. 5. - P. 526-542. doi : 10.1038 / nrc1649 . — PMID 16069816 .
7. ↑ James, William D.; Berger, Timothy G.; et al. Andrews sjukdomar i huden: klinisk  dermatologi . - Saunders Elsevier, 2006. - S.  538 . - ISBN 0-7216-2921-0 .  (Engelsk)

Ordböcker och uppslagsverk	Stor katalanska Stor ryss Britannica (online) Brockhaus
I bibliografiska kataloger	BNF : 12252053w J9U : 987007541358605171 LCCN : sh85122186 NDL : 00575897