- โครงสร้าง
- คุณสมบัติ
- บทบาทในกระบวนการยึดเกาะของเซลล์
- มีบทบาทต่ออายุการใช้งานของส่วนประกอบของเซลล์เม็ดเลือด
- หน้าที่ในระบบภูมิคุ้มกัน
- ฟังก์ชั่นอื่น ๆ
- โรค
- อ้างอิง
กรด sialicมี monosaccharides เก้าอะตอมของคาร์บอน พวกมันอยู่ในตระกูลของอนุพันธ์ของกรดนิวรามินิก (5-amino-3,5-dideoxy-D-glycero-D-galacto-nonulosonic acid) และมีการกระจายอย่างกว้างขวางในธรรมชาติโดยเฉพาะในอาณาจักรสัตว์
โดยปกติแล้วพวกมันไม่ได้เกิดขึ้นเป็นโมเลกุลอิสระ แต่เชื่อมโยงกันด้วยพันธะα-glucosidic กับโมเลกุลของคาร์โบไฮเดรตหรือกับโมเลกุลของกรดเซียลิกอื่น ๆ จากนั้นสามารถยึดตำแหน่งขั้วหรือตำแหน่งภายในภายในห่วงโซ่คาร์โบไฮเดรตเชิงเส้น
แผนผังของโมเลกุลของกรดเซียลิก (ที่มา: ผู้ใช้: glycoform ผ่าน Wikimedia Commons)
คำว่า "กรดเซียลิก" เป็นคำประกาศเกียรติคุณครั้งแรกโดย Gunnar Blix ในปี 1957 แม้ว่ารายงานก่อนหน้านี้โดยนักวิจัยคนอื่น ๆ ระบุว่าการค้นพบของพวกเขาย้อนหลังไปหนึ่งหรือสองทศวรรษก่อนหน้านี้เมื่อพวกเขาถูกอธิบายว่าเป็นส่วนหนึ่งของไกลโคโปรตีนเซียโลมิวซินและเซียโลเซียโลสฟิงโคลิปิด (gangliosides) .
กรดเซียลิกมีอยู่ในอาณาจักรแห่งธรรมชาติส่วนใหญ่ พวกมันถูกตรวจพบในไวรัสแบคทีเรียที่ทำให้เกิดโรคโปรโตซัวครัสเตเชียนหนอนตัวแบนแมลงและสัตว์มีกระดูกสันหลังเช่นปลาสัตว์ครึ่งบกครึ่งน้ำนกและสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม ในทางตรงกันข้ามพวกมันไม่พบในเชื้อราสาหร่ายหรือพืช
โครงสร้าง
กรดเซียลิกส่วนใหญ่เกิดขึ้นในส่วนขั้วของไกลโคโปรตีนที่ผิวและไกลโคลิปิดซึ่งให้ความหลากหลายอย่างมากกับไกลโคคอนจูเกตเหล่านี้ รูปแบบ "sialylation" ที่แตกต่างกันเป็นผลิตภัณฑ์ของการแสดงออกของ glycosyltransferases เฉพาะเนื้อเยื่อ (sialyltransferases)
โครงสร้างกรดเซียลิกอยู่ในตระกูลของกรดนิวรามินิกตามธรรมชาติประมาณ 40 อนุพันธ์ที่เป็น N-acylated ซึ่งก่อให้เกิดโครงสร้าง "แม่" สองโครงสร้าง ได้แก่ กรด N-acetylneuraminic (Neu5Ac) หรือกรด N-glycolyl neuraminic (Neu5Gc) .
ลักษณะโครงสร้างของมันรวมถึงการมีอยู่ของกลุ่มอะมิโน (ซึ่งสามารถแก้ไขได้) ที่ตำแหน่ง 5 และกลุ่มคาร์บอกซิลิกที่ตำแหน่ง 1 ซึ่งสามารถแตกตัวเป็นไอออนได้ที่ pH ทางสรีรวิทยา คาร์บอน C-3 ที่ปราศจากออกซิเจนและโมเลกุลของกลีเซอรอลที่ตำแหน่ง C-6
แผนผังของโมเลกุลของกรดเซียลิกพร้อมการแจงนับคาร์บอน (ที่มา: ผู้ใช้: glycoform ผ่าน Wikimedia Commons)
อนุพันธ์จำนวนมากเกิดจากการแทนที่ของหมู่ไฮดรอกซิลที่ตำแหน่ง C-4, C-7, C-8 และ C-9 โดยส่วนอะซิทิลไกลคอลแลคทิลเมธิลซัลเฟตและฟอสเฟต เช่นเดียวกับการแนะนำพันธะคู่ระหว่าง C-2 และ C-3
ในตำแหน่งขั้วเชิงเส้นการยึดติดของส่วนกรดเซียลิกกับโซ่โอลิโกแซ็กคาไรด์เกี่ยวข้องกับพันธะα-glucosidic ระหว่างกลุ่มไฮดรอกซิลของคาร์บอนอะโนเมอริก C-2 ของกรดเซียลิกและกลุ่มไฮดรอกซิลของ C-3, C- คาร์บอน 4 หรือ C-6 ของส่วน monosaccharide
การเชื่อมโยงเหล่านี้อาจเป็นระหว่างกากกาแลคโตส N-acetylglucosamine N-acetylgalactosamine และใน gangliosides บางตัวกลูโคส สามารถเกิดขึ้นได้ผ่านพันธะ N-glycosidic หรือ O-glycosidic
คุณสมบัติ
กรดเซียลิกถูกคิดว่าจะช่วยให้สิ่งมีชีวิตที่เป็นปรสิตอยู่รอดได้ภายในสิ่งมีชีวิตของโฮสต์ ตัวอย่างของสิ่งนี้คือเชื้อโรคในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมที่สร้างเอนไซม์เมตาบอลิซึมของกรดเซียลิก (sialidases หรือ N-acetylneuraminic lyases)
ไม่มีสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมชนิดใดที่ไม่มีรายงานการปรากฏตัวของกรดเซียลิกเป็นส่วนหนึ่งของไกลโคโปรตีนโดยทั่วไปไกลโคโปรตีนในซีรั่มของเยื่อเมือกซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของโครงสร้างผิวเซลล์หรือเป็นส่วนหนึ่งของคาร์โบไฮเดรตเชิงซ้อน
พบในโอลิโกแซ็กคาไรด์ที่เป็นกรดในนมและน้ำนมเหลืองของมนุษย์วัวแกะสุนัขและสุกรและยังเป็นส่วนหนึ่งของปัสสาวะของหนูและมนุษย์
บทบาทในกระบวนการยึดเกาะของเซลล์
Glycoconjugates ที่มีกรดเซียลิกมีบทบาทสำคัญในกระบวนการแลกเปลี่ยนข้อมูลระหว่างเซลล์ใกล้เคียงและระหว่างเซลล์และสิ่งแวดล้อม
การปรากฏตัวของกรดเซียลิกในเยื่อหุ้มเซลล์ก่อให้เกิดการสร้างประจุลบบนพื้นผิวซึ่งมีผลในเชิงบวกในเหตุการณ์แรงผลักไฟฟ้าสถิตระหว่างเซลล์และโมเลกุลบางชนิด
นอกจากนี้ประจุลบยังทำให้กรดเซียลิกในเมมเบรนมีบทบาทในการขนส่งไอออนที่มีประจุบวก
มีรายงานว่าการจับตัวของเยื่อบุผนังหลอดเลือดและเยื่อบุผิวกับเยื่อชั้นใต้ดินของไตนั้นอำนวยความสะดวกโดยกรดเซียลิกและสิ่งนี้ก็มีผลต่อการสัมผัสระหว่างเซลล์เหล่านี้ด้วย
มีบทบาทต่ออายุการใช้งานของส่วนประกอบของเซลล์เม็ดเลือด
กรดเซียลิกมีหน้าที่สำคัญโดยเป็นส่วนหนึ่งของไกลโคฟอรินเอในพลาสมาเมมเบรนของเม็ดเลือดแดง การศึกษาบางชิ้นแสดงให้เห็นว่าเนื้อหาของกรดเซียลิกแปรผกผันกับอายุของเซลล์เหล่านี้
เม็ดเลือดแดงที่ได้รับการรักษาด้วยเอนไซม์ neuraminidase ซึ่งมีหน้าที่ในการย่อยสลายของกรดเซียลิกลดครึ่งชีวิตในกระแสเลือดลงอย่างมากจาก 120 วันเหลือเพียงไม่กี่ชั่วโมง มีการสังเกตกรณีเดียวกันกับเกล็ดเลือด
Thrombocytes สูญเสียการยึดเกาะและความสามารถในการรวมตัวในกรณีที่ไม่มีกรดเซียลิกในโปรตีนที่พื้นผิว ในลิมโฟไซต์กรดเซียลิกยังมีบทบาทสำคัญในกระบวนการยึดเกาะและการรับรู้ของเซลล์เช่นเดียวกับการมีปฏิสัมพันธ์กับตัวรับพื้นผิว
หน้าที่ในระบบภูมิคุ้มกัน
ระบบภูมิคุ้มกันสามารถแยกความแตกต่างระหว่างโครงสร้างของตัวเองหรือโครงสร้างที่บุกรุกโดยอาศัยการรับรู้รูปแบบกรดเซียลิกที่มีอยู่ในเยื่อหุ้มเซลล์
กรดเซียลิกเช่นเดียวกับเอนไซม์ neuraminidase และ sialyltransferase มีคุณสมบัติด้านกฎระเบียบที่สำคัญ ส่วนขั้วของกรดเซียลิกในพลาสมาเมมเบรนไกลโคคอนจูเกตมีหน้าที่กำบังหรือเป็นตัวรับเมมเบรน
นอกจากนี้ผู้เขียนหลายคนได้ยกความเป็นไปได้ที่กรดเซียลิกมีฟังก์ชันแอนติเจน แต่ยังไม่เป็นที่ทราบแน่ชัด อย่างไรก็ตามหน้าที่กำบังของสารตกค้างของกรดเซียลิกมีความสำคัญมากในการควบคุมเซลล์
การมาส์กอาจมีบทบาทในการป้องกันทั้งทางตรงและทางอ้อมขึ้นอยู่กับว่าส่วนของกรดเซียลิกครอบคลุมกากคาร์โบไฮเดรดแอนติเจนโดยตรงหรือไม่หรือเป็นกรดเซียลิกในไกลโคคอนจูเกตที่อยู่ติดกันซึ่งปิดบังส่วนแอนติเจน
แอนติบอดีบางชนิดมีสารตกค้างของ Neu5Ac ที่แสดงคุณสมบัติในการทำให้เป็นกลางของไวรัสเนื่องจากอิมมูโนโกลบูลินเหล่านี้สามารถป้องกันการเกาะติดของไวรัสเฉพาะคอนจูเกต (ไกลโคคอนจูเกตที่มีบางส่วนของกรดเซียลิก) บนเยื่อหุ้มเซลล์
ฟังก์ชั่นอื่น ๆ
ในทางเดินอาหารกรดเซียลิกมีบทบาทสำคัญไม่แพ้กันเนื่องจากเป็นส่วนหนึ่งของเยื่อเมือกซึ่งมีคุณสมบัติในการหล่อลื่นและป้องกันซึ่งจำเป็นสำหรับสิ่งมีชีวิตทั้งหมด
นอกจากนี้กรดเซียลิกยังมีอยู่ในเยื่อของเซลล์เยื่อบุผิวหลอดลมกระเพาะอาหารและลำไส้ซึ่งมีส่วนเกี่ยวข้องกับการขนส่งการหลั่งและกระบวนการเผาผลาญอื่น ๆ
โรค
โรคต่างๆเป็นที่ทราบกันดีว่าเกี่ยวข้องกับความผิดปกติในการเผาผลาญของกรดเซียลิกและสิ่งเหล่านี้เรียกว่า sialidosis สิ่งที่โดดเด่นที่สุด ได้แก่ โรค sialuria และ Salla ซึ่งมีลักษณะการขับถ่ายปัสสาวะด้วยกรดเซียลิกอิสระจำนวนมาก
โรคอื่น ๆ ที่มีลักษณะทางภูมิคุ้มกันเกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงของเอนไซม์ anabolic และ catabolic ที่เกี่ยวข้องกับการเผาผลาญของกรดเซียลิกซึ่งทำให้เกิดการสะสมของไกลโคคอนจูเกตที่ผิดปกติกับส่วนของกรดเซียลิก
โรคบางอย่างที่เกี่ยวข้องกับปัจจัยในเลือดเป็นที่รู้จักเช่นภาวะเกล็ดเลือดต่ำซึ่งประกอบด้วยการลดลงของระดับเกล็ดเลือดต่ำในเลือดซึ่งอาจเกิดจากการขาดกรดเซียลิกในเยื่อหุ้มเซลล์
โรคของ Von Willebrand สอดคล้องกับความบกพร่องในความสามารถของ thrombocytes ในการเกาะติดกับ glycoconjugates เยื่อหุ้มเซลล์ใต้เยื่อหุ้มเซลล์ของผนังหลอดเลือดซึ่งเกิดจากข้อบกพร่องหรือข้อบกพร่องของ glycosylation หรือ sialylation
ภาวะเกล็ดเลือดต่ำของ Glanzmann เป็นอีกหนึ่งความผิดปกติ แต่กำเนิดของการรวมตัวของเกล็ดเลือดต่ำซึ่งมีรากของไกลโคโปรตีนที่มีข้อบกพร่องในเยื่อหุ้มเซลล์เม็ดเลือดแดง ข้อบกพร่องในไกลโคโปรตีนเหล่านี้แสดงให้เห็นว่าเกี่ยวข้องกับเนื้อหา Neu5Ac ที่ลดลง
อ้างอิง
- Clayden, J. , Greeves, N. , Warren, S. , & Wothers, P. (2001). เคมีอินทรีย์ (ฉบับที่ 1). นิวยอร์ก: สำนักพิมพ์มหาวิทยาลัยออกซ์ฟอร์ด
- Demchenko, AV (2008). คู่มือการสร้างไกลโคซิเลชันทางเคมี: ความก้าวหน้าในความสามารถในการสะท้อนแสงและความเกี่ยวข้องในการรักษา Wiley-VCH
- โรเซนเบิร์ก, A. (1995). ชีววิทยาของกรดเซียลิก นิวยอร์ก: Springer Science + Business Media, LLC
- Schauer, R. (1982). กรดเซียลิก: เคมีการเผาผลาญและการทำงาน Springer-Verlag Wien นิวยอร์ก
- Traving, C. , & Schauer, R. (1998). โครงสร้างหน้าที่และการเผาผลาญของกรดเซียลิก CMLS Cellular and Molecular Life Sciences, 54, 1330–1349