Sialinsyrer

Den aktuelle version af siden er endnu ikke blevet gennemgået af erfarne bidragydere og kan afvige væsentligt fra den version , der blev gennemgået den 23. januar 2021; checks kræver 5 redigeringer .

Sialinsyrer (fra andet græsk σίαλον "spyt") er det fælles navn for N- og O-substituerede derivater af neuraminsyre , et monosaccharid med en ni -carbonkæde . Det mest almindelige medlem af denne klasse, N-acetylneuraminsyre (NANK, Neu5Ac), omtales også ofte som sialinsyre. De er vidt udbredt i dyrevæv , men findes også i planter , svampe og bakterier . De blev først opdaget i 1930'erne af Gunnar Blix , Ernst Klenk og andre som de fremherskende produkter af mild sur hydrolyse af hjerneglykolipider og spytmuciner , hvorfra de har fået deres navn [1] . I 1980'erne var over 30 forskellige NANK-derivater blevet identificeret. En anden serie af sialinsyrer omfatter 2-keto-3-deoxynononsyre (Kdn) metabolitter; taget dem i betragtning, når det samlede antal sialinsyrer op på 50 [1] .

Struktur

På grund af carboxylgruppens indflydelse på ketosidbindingen er sialinsyrer ustabile, denne binding udsættes let for hydrolytisk spaltning.

Nummereringen af ​​sialinsyrestrukturen starter fra carboxylcarbonatomet. Den konfiguration, hvori carboxylatanionen er i den aksiale position, er a-anomeren.

I opløsning er sialinsyre overvejende i β-form (mere end 90%), og α-anomeren er inkluderet i sammensætningen af ​​glycaner.

Diversiteten af ​​sialinsyrer bestemmes for det første af arten og positionen af ​​substitutionen af ​​kulhydratet , hvortil sialinsyrefragmentet er bundet med en glykosidbinding, og for det andet af arten af ​​modifikationen af ​​substituenter ved carbonatomer C -1, C-4, C-5, C-7, C-8 og C-9. Glykosidbindinger skabes af enzymerne sialyltransferaser , oftest med positionerne C-3 og C-6 af galactose og C-6 N-acetylgalactosaminrester [1] .

Variationen af ​​substituenter ved C-5-atomet bestemmer strukturen af ​​fire sialinsyrer: Neu5Ac (N-acetyl), Kdn ( hydroxyl ), N-glycolylneuraminsyre (Neu5Gc), N-(hydroxyacetyl)) samt neuraminsyre syre (Neu, aminogruppe ). Carboxylgruppen ved C-1 er sædvanligvis deprotoneret, men kan danne lactoner med nabosaccharider, såvel som lactamer i tilfælde af Neu. Blandt substituenterne ved de resterende carbonatomer findes sædvanligvis O-methyl, O-acetyl, O-sulfat, O-lactyl og også en phosphatgruppe. Der findes også umættede og dehydrogenerede derivater af sialinsyrer, hvoraf den mest almindelige er Neu2en5Ac (2-deoxy-2,3-didehydro-NANK) [1] .

Polymere og oligomere former for sialinsyrer findes i animalske glykoproteiner (især i hjerneceller og fiskeæg ) og er karakteristiske for nogle patogene bakterier [1] . Koncentrationen af ​​polysialinsyrer i hjernen falder signifikant under postnatal udvikling ; en stigning i koncentrationen er forbundet med neuroplasticitet [1] .

Fysiske og kemiske egenskaber

Sialinsyrer er farveløse krystallinske stoffer, meget opløselige i vand, lidt opløselige i alkohol- og etheropløsninger og uopløselige i ikke-polære organiske opløsningsmidler . De har lave smeltepunkter. Ved opvarmning over 130-160°C nedbrydes de fleste sialinsyrer. Meget ustabil: under opbevaring af vandige opløsninger observeres deres nedbrydning. De nedbrydes under påvirkning af mineralske og nogle organiske syrer , samt når de interagerer med baser [2] . I sagens natur er sialinsyrer polyfunktionelle forbindelser med udtalt surhed (pK a = 2,6), de danner methylestere.

Specifikke reaktioner

Sialinsyrer har en række specifikke reaktioner:

Den første reaktion er meget brugt i studiet af glycoproteiner , da andre komponenter i disse biopolymerer ikke giver farvede forbindelser under disse betingelser. Denne reaktion er baseret på omdannelsen af ​​sialinsyrer til pyrrolderivater , som giver farve, når de reageres med 4-dimethylaminobenzaldehyd .

Den anden er baseret på dannelsen af ​​formylpyrodruesyre, som giver en farvereaktion, når den interagerer med thiobarbitursyre .

Detektionsmetoder

For at identificere sialinsyrer anvendes kromatografi på papir, i et tyndt lag silicagel , elektroforese på papir.

Fordeling

Sialinsyrer er vidt udbredt i naturen. De findes i glycocalyx af en dyrecelle (inklusive mennesker), cellemembraner af bakterier , cellevægge af planter , er strukturelle komponenter af glycoproteiner og glycolipoproteiner, er en del af de strukturelle komponenter i human mælk oligosaccharider , den protetiske gruppe af submandibulæren kirtel mucoprotein , hjernegangliosider involveret i nerveledning impulser findes ofte i sammensætningen af ​​cerebrospinalvæsken (i fri tilstand), sekreter fra spytkirtlerne , slim , i mitokondriers membraner , mikrosomer [3] .

Biosyntese

I bakterielle systemer syntetiseres sialinsyrer af enzymet aldolase . Enzymet bruger et mannosederivat som et substrat , der indsætter tre carbonatomer fra pyruvatmolekylet i den resulterende sialinsyrestruktur. Aldolaser kan også bruges til kemisk-enzymatisk syntese af sialinsyrederivater [4] .

Funktioner

Sialinsyrer er en vigtig byggesten af ​​glycaner og glycolipider . Deres typiske placering er i enderne af N-glycaner , O-glycaner og gangliosider , men de kan også være mellemprodukter i polysaccharider (hovedsageligt bakterielle), og også danne oligo- og polysialinsyrer [1] . Tilstedeværelsen af ​​sialinsyrer i enderne af oligosaccharidkæderne af animalske glycoproteiner tillader sidstnævnte at cirkulere i blodbanen, hvilket forhindrer deres indfangning af leverceller . Som en del af biopolymererne af dyreceller bestemmer sialinsyrer i høj grad celleoverfladens egenskaber. Da de er i den ikke-reducerende ende af oligosaccharidkæderne af glycolipider og glycoproteiner, maskerer sialinsyrer de antigene determinanter af biopolymeren [5] .

Sialinsyrer binder selectin i mennesker og andre organismer.

De spiller en væsentlig rolle i patologiske processer : inflammation , immunrespons , carcinogenese (nogle af sialinsyrerne, for eksempel N-acetylneuraminsyre er involveret i penetration af metastaser i blodkar [6] ), penetration af vira , bakterier og svampe ind i menneskekroppen osv.

Metastatiske kræftceller har ofte høj ekspression af sialinsyre, som er rig på glykoproteiner . Det er overekspression af sialinsyre på overfladen, der skaber en negativ ladning, der virker på cellemembraner. Dette skaber en frastødning mellem raske celler (danner såkaldte oppositionsceller) [6] og hjælper metastaser i fremskredne kræftformer med at nå blodkarrene .

I 1940'erne blev det opdaget, at sialinsyre er den cellulære receptor for influenzavirus og nedbrydes af et enzym, der senere blev kaldt neuraminidase [1] . De meget anvendte anti- influenzalægemidler ( oseltamivir og zanamivir ) er sialinsyreanaloger og interfererer med virusets indtrængen i cellen ved at hæmme neuraminidase .

Regioner rige på sialinsyrer skaber en negativ ladning på overfladen af ​​celler. Da vand er et polært molekyle med en delvis positiv ladning på begge brintatomer , tiltrækkes det til overfladen af ​​celler og membraner . Det fremmer også cellernes optagelse af væske.

Patologi af sialinsyremetabolisme

Metabolisk patologi omfatter en gruppe af arvelige sygdomme - sialidose . Type I sialidose eller mucolipidosis er en arvelig ( autosomal recessiv ) sygdom forårsaget af ophobning af sialinsyrer i blodbanen på grund af en mangel på det lysosomale enzym neuraminidase (sialidase) [7] , som fremmer udskillelsen af ​​sialinsyrer fra kroppen.

Se også

Noter

  1. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 Varki, A. Kapitel 14. Sialic Acids  // Essentials of Glycobiology : [ eng. ]  / A. Varki, R. Schauer. - 2. udgave. - Cold Spring Harbor (NY): Cold Spring Harbor Laboratory Press. — 784 s. — ISBN 978-087969770-9 . — PMID 20301246 .
  2. ↑ Kochetkov N.K. Kemi af kulhydrater. — M .: Kemi, 1967. — 674 s.
  3. ↑ Sialinsyre . Dato for adgang: 10. maj 2013. Arkiveret fra originalen 22. februar 2014.
  4. ↑ Hai Yu, Harshal Chokhawala, Shengshu Huang, Xi Chen. One-pot tre-enzym kemoenzymatisk tilgang til syntesen af ​​sialosider indeholdende naturlige og ikke-naturlige funktionaliteter // Nature Protocols . - 2006. - Bd. 1. - P. 2485-2492. - doi : 10.1038/nprot.2006.401 . — PMID 17406495 .
  5. ↑ Ovchinnikov Yu.A. Bioorganisk kemi. - M . : Uddannelse, 1987. - 815 s.
  6. ↑ 1 2 Mark M. Fuster, Jeffrey D. Esko. Kræftens søde og sure: Glykaner som nye terapeutiske mål // Nature Reviews Cancer . - 2005. - Bd. 5. - P. 526-542. doi : 10.1038 / nrc1649 . — PMID 16069816 .
  7. ↑ James, William D.; Berger, Timothy G.; et al. Andrews 'sygdomme i huden: klinisk  dermatologi . - Saunders Elsevier, 2006. - S.  538 . - ISBN 0-7216-2921-0 .  (Engelsk)
  Gå til Wikidata-elementet  Ordbøger og encyklopædier
I bibliografiske kataloger