Sialihapot

Kokeneet kirjoittajat eivät ole vielä tarkistaneet sivun nykyistä versiota, ja se voi poiketa merkittävästi 23. tammikuuta 2021 tarkistetusta versiosta . tarkastukset vaativat 5 muokkausta .

Siaalihapot ( muista kreikan sanoista σίαλον "sylki") on yleinen nimi neuramiinihapon N- ja O-substituoiduille johdannaisille , monosakkaridille , jossa on yhdeksän hiiliketjuinen ketju. Tämän luokan yleisintä N-asetyylineuramiinihappoa (NANK, Neu5Ac) kutsutaan usein myös siaalihapoksi. Niitä on laajalti eläinkudoksissa , mutta niitä löytyy myös kasveista , sienistä ja bakteereista . Gunnar Blix , Ernst Klenk ja muut löysivät ne ensimmäisen kerran 1930-luvulla aivojen glykolipidien ja syljen musiinien lievän happohydrolyysin vallitsevina tuotteina , mistä he saivat nimensä [1] . 1980-luvulle mennessä oli tunnistettu yli 30 erilaista NANK-johdannaista. Toinen siaalihappojen sarja sisältää 2-keto-3-deoksinononihapon (Kdn) metaboliitit; kun ne otetaan huomioon, siaalihappojen kokonaismäärä on 50 [1] .

Rakenne

Karboksyyliryhmän vaikutuksesta ketosidisidokseen siaalihapot ovat epästabiileja, tämä sidos joutuu helposti hydrolyyttisen lohkeamisen kohteeksi.

Sialihapporakenteen numerointi alkaa karboksyylihiiliatomista. Konfiguraatio, jossa karboksylaattianioni on aksiaalisessa asennossa, on a-anomeeri.

Liuoksessa siaalihappo on pääasiassa β-muodossa (yli 90 %), ja a-anomeeri sisältyy glykaanien koostumukseen.

Sialihappojen monimuotoisuus määräytyy ensinnäkin sen hiilihydraatin substituution luonteesta ja sijainnista , johon siaalihappofragmentti on kiinnittynyt glykosidisidoksella, ja toiseksi hiiliatomeissa C olevien substituenttien modifikaation luonne. -1, C-4, C-5, C-7, C-8 ja C-9. Glykosidisidoksia luovat sialyylitransferaasit entsyymit , useimmiten galaktoosi- ja C-6- N-asetyyligalaktosamiinitähteiden C-3 ja C-6 kanssa [1] .

Substituenttien vaihtelu C-5-atomissa määrittää neljän keskeisen siaalihapon rakenteen: Neu5Ac (N-asetyyli), Kdn ( hydroksyyli ), N-glykolyylineuramiinihappo (Neu5Gc), N-(hydroksiasetyyli)) sekä neuramiinihappo . happo (Neu, aminoryhmä ) . C-1:n karboksyyliryhmä on tavallisesti deprotonoitunut, mutta se voi muodostaa laktoneja viereisten sakkaridien kanssa sekä laktaameja Neu:n tapauksessa. Muiden hiiliatomien substituenttien joukosta löytyy yleensä O-metyyli, O-asetyyli, O-sulfaatti, O-laktyyli ja myös fosfaattiryhmä. Sialihappoista on myös tyydyttymättömiä ja dehydrattuja johdannaisia, joista yleisin on Neu2en5Ac (2-deoksi-2,3-didehydro-NANK) [1] .

Siaalihappojen polymeerisiä ja oligomeerisia muotoja löytyy eläinten glykoproteiineista (erityisesti aivosoluista ja kalanmunista ), ja ne ovat ominaisia ​​joillekin patogeenisille bakteereille [1] . Polysiaalihappojen pitoisuus aivoissa laskee merkittävästi postnataalisen kehityksen aikana ; pitoisuuden nousu liittyy neuroplastisuuteen [1] .

Fysikaaliset ja kemialliset ominaisuudet

Siaalihapot ovat värittömiä kiteisiä aineita, jotka liukenevat hyvin veteen, liukenevat heikosti alkoholi- ja eetteriliuoksiin ja eivät liukene ei-polaarisiin orgaanisiin liuottimiin . Niillä on alhaiset sulamispisteet. Suurin osa siaalihapoista hajoaa kuumennettaessa yli 130–160 °C:seen. Erittäin epästabiili: vesiliuosten varastoinnin aikana havaitaan niiden hajoamista. Ne hajoavat mineraali- ja joidenkin orgaanisten happojen vaikutuksesta sekä vuorovaikutuksessa emästen kanssa [2] . Siaalihapot ovat luonteeltaan polyfunktionaalisia yhdisteitä, joilla on selvä happamuus ( pKa = 2,6), ne muodostavat metyyliestereitä.

Erityiset reaktiot

Siaalihapoilla on useita erityisiä reaktioita:

Ensimmäistä reaktiota käytetään laajalti glykoproteiinien tutkimuksessa , koska näiden biopolymeerien muut komponentit eivät anna värillisiä yhdisteitä näissä olosuhteissa. Tämä reaktio perustuu siaalihappojen muuttumiseen pyrrolijohdannaisiksi , jotka antavat väriä reagoidessaan 4-dimetyyliaminobentsaldehydin kanssa .

Toinen perustuu formyylipyruviinihapon muodostumiseen, joka antaa värireaktion vuorovaikutuksessa tiobarbituurihapon kanssa .

Havaintomenetelmät

Siaalihappojen tunnistamiseen käytetään kromatografiaa paperilla, ohuessa kerroksessa silikageeliä , elektroforeesia paperilla.

Jakelu

Siaalihapot ovat laajalle levinneitä luonnossa. Niitä löytyy eläinsolun (mukaan lukien ihmiset) glykokalyksista , bakteerien solukalvoista , kasvien soluseinistä , ovat glykoproteiinien ja glykolipoproteiinien rakennekomponentteja, ovat osa äidinmaidon oligosakkaridien rakennekomponentteja, leuan alaleuan proteettista ryhmää. rauhasten mukoproteiini , aivojen gangliosidit , jotka osallistuvat hermojen johtamiseen Impulssit löytyvät usein aivo-selkäydinnesteen koostumuksesta (vapaassa tilassa), sylkirauhasten eritteistä , limasta , mitokondrioiden kalvoista , mikrosomeista [3] .

Biosynteesi

Bakteerijärjestelmissä siaalihappoja syntetisoi aldolaasientsyymi . Entsyymi käyttää mannoosijohdannaista substraattina ja lisää kolme hiiltä pyruvaattimolekyylistä tuloksena olevaan siaalihapporakenteeseen. Aldolaaseja voidaan käyttää myös siaalihappojohdannaisten kemiallis-entsymaattiseen synteesiin [4] .

Toiminnot

Siaalihapot ovat tärkeä glykaanien ja glykolipidien rakennusaine . Niiden tyypillinen sijainti on N-glykaanien , O-glykaanien ja gangliosidien päissä , mutta ne voivat myös olla polysakkaridien (pääasiassa bakteerien) välituotteita ja muodostaa myös oligo- ja polysiaalihappoja [1] . Siaalihappojen läsnäolo eläinglykoproteiinien oligosakkaridiketjujen päissä mahdollistaa niiden kiertämisen verenkierrossa, mikä estää maksasolujen sieppaamisen . Osana eläinsolujen biopolymeerejä siaalihapot määräävät suurelta osin solun pinnan ominaisuudet. Koska siaalihapot ovat glykolipidien ja glykoproteiinien oligosakkaridiketjujen ei-pelkistävässä päässä, ne peittävät biopolymeerin antigeeniset determinantit [5] .

Siaalihapot sitovat selektiiniä ihmisissä ja muissa organismeissa.

Niillä on merkittävä rooli patologisissa prosesseissa : tulehduksissa , immuunivasteessa , karsinogeneesissä (jotkut siaalihapot, esimerkiksi N-asetyylineuramiinihappo osallistuvat metastaasien tunkeutumiseen verisuoniin [6] ), virusten , bakteerien tunkeutumiseen. ja sienet ihmiskehoon jne.

Metastaattisissa syöpäsoluissa on usein runsaasti glykoproteiineja sisältävää siaalihappoa . Siaalihapon yli-ilmentyminen pinnalla luo negatiivisen varauksen, joka vaikuttaa solukalvoihin. Tämä luo repulsion terveiden solujen välillä (jotka muodostavat ns. oppositiosoluja) [6] ja auttaa pitkälle edenneiden syöpien etäpesäkkeitä pääsemään verisuoniin .

1940-luvulla havaittiin, että siaalihappo on influenssavirusten solureseptori ja että entsyymi, joka myöhemmin nimettiin neuraminidaasiksi , hajottaa sitä [1] . Laajalti käytetyt influenssalääkkeet ( oseltamiviiri ja zanamiviiri ) ovat siaalihappoanalogeja ja estävät viruksen pääsyn soluun estämällä neuraminidaasia .

Alueet, joissa on runsaasti siaalihappoja, luovat negatiivisen varauksen solujen pintaan. Koska vesi on polaarinen molekyyli, jolla on osittainen positiivinen varaus molemmissa vetyatomeissa , se vetää puoleensa solujen ja kalvojen pintaa . Se myös edistää nesteen ottoa soluihin.

Sialihappoaineenvaihdunnan patologia

Metabolinen patologia sisältää ryhmän perinnöllisiä sairauksia - sialidoosia . Tyypin I sialidoosi tai mukolipidoosi on perinnöllinen ( autosomaalinen resessiivinen ) sairaus, joka johtuu siaalihappojen kertymisestä verenkiertoon siaalihappojen erittymistä kehosta edistävän lysosomaalisen entsyymin neuraminidaasi (sialidaasi) puutteen vuoksi .

Katso myös

Muistiinpanot

  1. 1 2 3 4 5 6 7 8 Varki, A. Luku 14. Sialihapot  // Essentials of Glycobiology : [ eng. ]  / A. Varki, R. Schauer. - 2. painos. - Cold Spring Harbor (NY): Cold Spring Harbor Laboratory Press. — 784 s. — ISBN 978-087969770-9 . — PMID 20301246 .
  2. Kochetkov N.K. Hiilihydraattien kemia. — M .: Kemia, 1967. — 674 s.
  3. Sialihappo . Käyttöpäivä: 10. toukokuuta 2013. Arkistoitu alkuperäisestä 22. helmikuuta 2014.
  4. Hai Yu, Harshal Chokhawala, Shengshu Huang, Xi Chen. Yhden astian kolmen entsyymin kemoentsymaattinen lähestymistapa luonnollisia ja ei-luonnollisia funktionaalisia ominaisuuksia sisältävien sialosidien synteesiin // Nature Protocols . - 2006. - Voi. 1. - P. 2485-2492. - doi : 10.1038/nprot.2006.401 . — PMID 17406495 .
  5. Ovchinnikov Yu.A. Bioorgaaninen kemia. - M . : Koulutus, 1987. - 815 s.
  6. 1 2 Mark M. Fuster, Jeffrey D. Esko. Syövän makea ja hapan: Glykaanit uusina hoitokohteina // Nature Reviews Cancer . - 2005. - Voi. 5. - P. 526-542. doi : 10.1038 / nrc1649 . — PMID 16069816 .
  7. James, William D.; Berger, Timothy G.; et ai. Andrewsin ihotaudit: kliininen  ihotauti . - Saunders Elsevier, 2006. - S.  538 . - ISBN 0-7216-2921-0 .  (Englanti)