- מִבְנֶה
- מאפיינים
- תפקיד בתהליכי הידבקות תאים
- תפקיד אורך החיים של רכיבי תאי הדם
- פונקציות במערכת החיסון
- פעולות אחרות
- מחלות
- הפניות
חומצות sialic הם מונוסכרידים תשעה אטומי פחמן. הם שייכים למשפחת הנגזרות של חומצות נוירמין (5-אמינו-3,5-דידיוקסי-D-גליצרו-D-גלקטו-נולולוניק) ומופצים באופן נרחב בטבע, במיוחד בממלכת החיות.
הם בדרך כלל לא מתרחשים כמולקולות חופשיות, אך קשורים באמצעות קשרים α-גלוקוזידיים למולקולות פחמימות או למולקולות אחרות של חומצה סיאלית, ואז יכולים לתפוס עמדות סופניות או פנימיות בתוך שרשרת פחמימות ליניארית.
סכמטי של מולקולת חומצה סיאלית (מקור: משתמש: glycoform דרך Wikimedia Commons)
המונח "חומצה סיאלית" נטבע לראשונה על ידי גונאר בליקס בשנת 1957, אף על פי שדיווחים קודמים של חוקרים אחרים מצביעים על כך שגילוים נמשך עשור או שניים קודם לכן, כאשר תוארו כחלק מגליופרוטאינים של סיאו-מוקין וסיאלו-סיאו ספינגוליפידים (גנגליוסידים). .
חומצות סיאלית קיימות בחלק גדול מממלכות הטבע. הם התגלו בכמה נגיפים, חיידקים פתוגניים, פרוטוזואה, סרטנים, תולעים שטוחות, חרקים וחוליות כמו דגים, דו חיים, ציפורים ויונקים. להפך, הם לא נמצאו בפטריות, אצות או צמחים.
מִבְנֶה
חומצות סיאלית מופיעות בעיקר בחלק הסופי של גליקופרוטאינים משטחיים וגליקוליפידים, ומספקים גיוון רב לגלוקוקונג'וגטים אלו. דפוסי "sialylation" דיפרנציאליים הם תוצרים של ביטוי של גליקוזילטרנספרסים ספציפיים לרקמות (sialyltransferases).
מבחינה מבנית, חומצות סיאליאליות שייכות למשפחה המונה כ- 40 נגזרות טבעיות של חומצה נוירמית שהן N-acylated, ומולידות שני מבנים "הורים": חומצה N-acetylneuraminic (Neu5Ac) או חומצה נוירמין N- גליקולי (Neu5Gc) .
המאפיינים המבניים שלה כוללים נוכחות של קבוצת אמינו (הניתנת לשינוי) בעמדה 5, וקבוצה קרבוקסילית בעמדה 1, אותה ניתן ליינן ב pH פיזיולוגי. פחמן C-3 deoxygenated ומולקולת גליצרול בתנוחת C-6.
סכמטי של מולקולה של חומצה סיאלית עם ספירת הפחמימות (מקור: משתמש: glycoform דרך Wikimedia Commons)
נגזרות רבות נובעות מהחלפת קבוצות ההידרוקסיל בתנוחות C-4, C-7, C-8 ו- C-9 על ידי חלקים של אצטיל, גליקול, לקטיל, מתיל, סולפט ופוספט; כמו כן החדרת קשרים כפולים בין C-2 ל- C-3.
במצב הטרמינלי הליניארי, התקשרות חלק של חומצה סיאלית לשרשרת אוליגוסכרידית כוללת קשר α-glucosidic בין קבוצת ההידרוקסיל של הפחמן האנומי C-2 של חומצה סיאלית לקבוצות ההידרוקסיל של הפחמן C-3, C. 4 או C-6 של החלק המונוסכרידי.
קשרים אלה יכולים להיות בין שאריות גלקטוז, N-acetylglucosamine, N-Acetylgalactosamine ובכמה גנגליוזידים ייחודיים, גלוקוז. הם יכולים להופיע באמצעות קשרים N-glycosidic או O-glycosidic.
מאפיינים
אומרים כי חומצות סיאלית עוזרות לאורגניזמים טפילים לשרוד בתוך האורגניזם המארח; דוגמאות לכך הן פתוגנים של יונקים המייצרים אנזימי מטבוליזם של חומצה סיאלית (sialidases או lyases N-acetylneuraminic).
אין מינים של יונקים שלא דווח על הימצאותם של חומצות סיאלית כחלק מגליקופרוטאינים באופן כללי, גליקופרוטאינים בסרום, ברירית, כחלק ממבני שטח התא או כחלק מפחמימות מורכבות.
הם נמצאו באוליגוסכרידים חומציים בחלב ובקולסטרום של בני אדם, בקר, כבשים, כלבים וחזירים, וגם כחלק משתן של חולדות ובני אדם.
תפקיד בתהליכי הידבקות תאים
גליקוג'וג'וגטים עם חלקות חומצה סיאלית ממלאים תפקיד חשוב בתהליכי חילופי מידע בין תאים שכנים ובין תאים לסביבתם.
נוכחות חומצה סיאלית בקרומי התא תורמת להקמת מטען שלילי על פני השטח, שיש לו השלכות חיוביות בכמה אירועי הדחייה אלקטרוסטטית בין תאים למולקולות מסוימות.
בנוסף המטען השלילי נותן לחומצות הסיאליות בקרום תפקיד בהובלת יוני טעון חיובי.
דווח כי קשירת האנדותל והאפיתל לקרום המרתף הגלומרולרי מקלה על ידי חומצה סיאלית, וזה משפיע גם על המגע בין תאים אלה.
תפקיד אורך החיים של רכיבי תאי הדם
לחומצה סיאלית יש תפקידים חשובים כחלק מהגליקופורין A בקרום הפלזמה של אריתרוציטים. כמה מחקרים הראו כי התוכן של חומצה סיאלית ביחס הפוך לגילם של תאים אלה.
אריתרוציטים שטופלו באנזימים נוירמינידאזיים, האחראים על השפלה של חומצה סיאלית, מקטינים באופן דרסטי את מחצית החיים שלהם בזרם הדם מ- 120 יום למספר שעות. אותו מקרה נצפה גם עם טסיות הדם.
תרומבוציטים מאבדים את יכולת ההידבקות ואת יכולת ההצטברות שלהם בהיעדר חומצה סיאלית בחלבוני השטח שלהם. בחולי לימפוציטים, חומצה סיאלית ממלאת גם תפקיד חשוב בתהליכי הדבקה ותוך זיהוי תאים, כמו גם באינטראקציה עם קולטני שטח.
פונקציות במערכת החיסון
מערכת החיסון מסוגלת להבחין בין מבנים משלה או פולשים על סמך ההכרה בדפוסי החומצה הסיאלית הקיימת בקרומים.
לחומצה סיאלית, כמו גם לאנזימים neuraminidase ו- sialyltransferase, יש תכונות רגולטוריות חשובות. לחלקים הסופיים של חומצה סיאלית בגליוקוקונג'וגאטים ממברנה בפלסמה יש פונקציות מיסוך או כקולטני קרום.
בנוסף, מחברים שונים העלו את האפשרות כי לחומצה סיאלית יש תפקודים אנטיגניים, אך עדיין לא ידוע בוודאות. עם זאת, פונקציות המיסוך של שאריות חומצה סיאלית חשובות מאוד בוויסות התאים.
למסכות יכול להיות תפקיד מגן ישיר או עקיף, תלוי אם החלק של חומצת הסיאלית מכסה ישירות את שאריות הפחמימות האנטיגניות, או שמא מדובר בחומצה סיאלית בתוך גליקוקוג'וג'אט סמוך שמסווה את החלק האנטיגן.
יש נוגדנים בעלי שאריות Neu5Ac המציגות תכונות מנטרלות וירוסים, מכיוון שאימונוגלובולינים אלו מסוגלים למנוע הידבקות של נגיפים רק לצירופים (גליקוקוג'וגטים עם חלקים של חומצה סיאלית) על קרום התא.
פעולות אחרות
בדרכי המעי, חומצות סיאלית ממלאות תפקיד חשוב לא פחות, מכיוון שהן חלק מהריריות, בעלות תכונות סיכה ומגן, החיוניות לאורגניזם כולו.
בנוסף, חומצות סיאלית קיימות גם בקרומי התאי הסימפונות, הקיבה והמעיים, שם הן מעורבות בתחבורה, הפרשה ותהליכים מטבוליים אחרים.
מחלות
ידוע כי מספר רב של מחלות כרוכות בחריגות במטבוליזם של חומצת סיאלית ואלו מכונות סיאלידוזיס. בין הבולטים הם סיאלוריה ומחלת סלה, המאופיינים בהפרשת שתן עם כמויות גדולות של חומצות סיאלית חופשיות.
מחלות אחרות בעלות אופי חיסוני קשורות לשינויים באנזימים אנבוליים וקטבוליים הקשורים למטבוליזם של חומצה סיאלית, הגורמים להצטברות סוטה של גליקוג'וג'וגטים עם חלקים של חומצה סיאלית.
ידועות גם מחלות הקשורות לגורמי דם, כמו טרומבוציטופניה, המורכבת מירידה ברמת התרומבוציטים בדם, ככל הנראה כתוצאה ממחסור בחומצה סיאלית בקרום.
מחלת פון וולברנד תואמת ליקוי בכושר ההדבקה של תרומבוציטים לגירוקוקונדג'טים של קרום התת-תאתי של דופן כלי הדם, הנגרם כתוצאה מחסרים או חסרים בגליקוזילציה או בסיאילילציה.
התרומבסטתניה של גלנמן היא הפרעה מולדת נוספת של צבירת תרומבוציטים אשר שורשם הוא נוכחותם של גליקופרוטאינים לקויים בקרום התרומבוציטים. הוכח כי ליקויים בגליקופרוטאינים אלה קשורים לתוכן Neu5Ac מופחת.
הפניות
- Clayden, J., Greeves, N., Warren, S., & Wothers, P. (2001). כימיה אורגנית (מהדורה ראשונה). ניו יורק: אוניברסיטת אוקספורד.
- Demchenko, AV (2008). ספר לימוד הגליקוזילציה הכימית: התקדמות בסטריאו-סלקטיביות ורלוונטיות טיפולית. Wiley-VCH.
- רוזנברג, א '(1995). ביולוגיה של חומצות סיאליות. ניו יורק: שפרינגר מדע + מדיה עסקית, LLC.
- Schauer, R. (1982). חומצות סיאליות: כימיה, מטבוליזם ותפקוד. שפרינגר-ורלאג וינה ניו יורק.
- Traving, C., & Schauer, R. (1998). מבנה, תפקוד ומטבוליזם של חומצות סיאליות. CMLS מדעי החיים הסלולריים והמולקולריים, 54, 1330–1349.