حمض السياليك: التركيب والوظائف والأمراض - مادة الاحياء - 2025

و الأحماض اللعابي هي السكريات الأحادية تسع ذرات الكربون. وهي تنتمي إلى عائلة مشتقات حمض النورامينيك (5-أمينو -3،5-ديديوكسي-د-جلسرو-د-جالاكتو-نونولوسونيك أسيد) وتنتشر على نطاق واسع في الطبيعة ، لا سيما في المملكة الحيوانية.

لا تحدث عادةً كجزيئات حرة ، ولكنها مرتبطة بواسطة روابط α-glucosidic بجزيئات الكربوهيدرات أو بجزيئات حمض السياليك الأخرى ، ويمكن أن تشغل بعد ذلك مواقع نهائية أو داخلية داخل سلسلة كربوهيدرات خطية.

رسم تخطيطي لجزيء حمض السياليك (المصدر: المستخدم: glycoform عبر ويكيميديا ​​كومنز)

صاغ جونار بليكس مصطلح "حمض السياليك" لأول مرة في عام 1957 ، على الرغم من أن التقارير السابقة من قبل باحثين آخرين تشير إلى أن اكتشافهم يعود إلى ما قبل عقد أو عقدين ، عندما تم وصفهم كجزء من بروتينات سيالو ميوسين السكرية و سيالو سيالو سفينجوليبيدز (غانغليوزيدات)..

توجد أحماض السياليك في كثير من ممالك الطبيعة. تم اكتشافها في بعض الفيروسات والبكتيريا المسببة للأمراض والأوليات والقشريات والديدان المفلطحة والحشرات والفقاريات مثل الأسماك والبرمائيات والطيور والثدييات. على العكس من ذلك ، لم يتم العثور عليها في الفطريات أو الطحالب أو النباتات.

بناء

تحدث أحماض السياليك بشكل أساسي في الجزء النهائي من البروتينات السكرية السطحية والجليكوليبيدات ، مما يوفر تنوعًا كبيرًا لهذه البروتينات السكرية. أنماط "السيالة" التفاضلية هي نتاج للتعبير عن الجليكوزيل ترانسفيرازات الخاصة بالأنسجة (سياليل ترانسفيرازات).

من الناحية الهيكلية ، تنتمي أحماض السياليك إلى عائلة مكونة من حوالي 40 مشتقًا طبيعيًا من حمض النورامينيك وهي N-acylated ، مما يؤدي إلى تكوين بنيتين "أصليتين": N-acetylneuraminic acid (Neu5Ac) أو N-glycolyl neuraminic acid (Neu5Gc).

تشمل خصائصه الهيكلية وجود مجموعة أمينية (يمكن تعديلها) في الموضع 5 ، ومجموعة كربوكسيلية في الموضع 1 ، والتي يمكن أن تتأين عند درجة الحموضة الفسيولوجية. كربون C-3 غير مؤكسج وجزيء جلسرين في موضع C-6.

رسم تخطيطي لجزيء حمض السياليك مع تعداد الكربون (المصدر: المستخدم: glycoform عبر ويكيميديا ​​كومنز)

تنشأ العديد من المشتقات من استبدال مجموعات الهيدروكسيل في المواضع C-4 و C-7 و C-8 و C-9 بأجزاء من الأسيتيل والجليكول واللاكتيل والميثيل والكبريتات والفوسفات ؛ وكذلك إدخال روابط مزدوجة بين C-2 و C-3.

في الموضع الطرفي الخطي ، يتضمن ارتباط جزء حمض السياليك بسلسلة قليلة السكريد رابطة α-glucosidic بين مجموعة الهيدروكسيل للكربون غير المشوه C-2 من حمض السياليك ومجموعات الهيدروكسيل في C-3 و C- كربون. 4 أو C-6 من جزء السكاريد الأحادي.

يمكن أن تكون هذه الروابط بين مخلفات الجالاكتوز ، N-acetylglucosamine ، N-acetylgalactosamine وفي بعض الجلاكتوزيدات الفريدة ، الجلوكوز. يمكن أن تحدث من خلال روابط N-glycosidic أو O-glycosidic.

المميزات

يعتقد أن أحماض السياليك تساعد الكائنات الطفيلية على البقاء داخل الكائن الحي المضيف ؛ ومن الأمثلة على ذلك العوامل الممرضة للثدييات التي تنتج إنزيمات استقلاب حمض السياليك (sialidases أو N-acetylneuraminic lyases).

لا توجد أنواع من الثدييات لم يتم الإبلاغ عن وجود أحماض السياليك فيها كجزء من البروتينات السكرية بشكل عام ، أو البروتينات السكرية في الدم ، أو الغشاء المخاطي ، أو كجزء من هياكل سطح الخلية أو كجزء من الكربوهيدرات المعقدة.

تم العثور عليها في قليل السكريات الحمضية في حليب ولبأ البشر والماشية والأغنام والكلاب والخنازير ، وكذلك كجزء من بول الجرذان والبشر.

دور في عمليات التصاق الخلية

تلعب Glycoconjugates مع شقوق حمض السياليك دورًا مهمًا في عمليات تبادل المعلومات بين الخلايا المجاورة وبين الخلايا وبيئتها.

يساهم وجود حمض السياليك في أغشية الخلايا في تكوين شحنة سالبة على السطح ، مما له نتائج إيجابية في بعض أحداث التنافر الكهروستاتيكي بين الخلايا وبعض الجزيئات.

بالإضافة إلى ذلك ، تمنح الشحنة السالبة أحماض السياليك في الغشاء دورًا في نقل الأيونات الموجبة الشحنة.

تم الإبلاغ عن أن ارتباط البطانة والظهارة بالغشاء القاعدي الكبيبي يسهل بواسطة حمض السياليك ، وهذا يؤثر أيضًا على الاتصال بين هذه الخلايا.

دور في عمر مكونات خلايا الدم

يحتوي حمض السياليك على وظائف مهمة كجزء من الجليكوفرين أ في غشاء البلازما في كريات الدم الحمراء. أظهرت بعض الدراسات أن محتوى حمض السياليك يتناسب عكسياً مع عمر هذه الخلايا.

الكريات الحمر المعالجة بإنزيمات النيورامينيداز ، المسؤولة عن تحلل حمض السياليك ، تقلل بشكل كبير من نصف عمرها في مجرى الدم من 120 يومًا إلى بضع ساعات. وقد لوحظت نفس الحالة مع الصفائح الدموية.

تفقد الصفيحات قدرتها على الالتصاق والتجمع في حالة عدم وجود حمض السياليك في البروتينات السطحية. في الخلايا الليمفاوية ، يلعب حمض السياليك أيضًا دورًا مهمًا في عمليات التصاق الخلايا والتعرف عليها ، وكذلك في التفاعل مع مستقبلات السطح.

وظائف الجهاز المناعي

جهاز المناعة قادر على التمييز بين الهياكل الخاصة به أو الغازية بناءً على التعرف على أنماط حمض السياليك الموجودة في الأغشية.

يمتلك حمض السياليك ، بالإضافة إلى إنزيمات النيورامينيداز وسياليل ترانسفيراز ، خصائص تنظيمية مهمة. الأجزاء الطرفية لحمض السياليك في غشاء الجلايكوكونجاتيس لها وظائف اخفاء أو كمستقبلات غشائية.

بالإضافة إلى ذلك ، أثار مؤلفون مختلفون احتمال أن يكون لحمض السياليك وظائف مستضدية ، لكنه لم يُعرف بعد على وجه اليقين. ومع ذلك ، فإن وظائف إخفاء بقايا حمض السياليك مهمة جدًا في تنظيم الخلايا.

يمكن أن يكون للإخفاء دور وقائي مباشر أو غير مباشر ، اعتمادًا على ما إذا كان جزء حمض السياليك يغطي بشكل مباشر بقايا الكربوهيدرات المستضدية ، أو ما إذا كان حمض السياليك في glycoconjugate المجاور الذي يخفي الجزء المستضدي.

تمتلك بعض الأجسام المضادة بقايا Neu5Ac التي تظهر خصائص معادلة للفيروسات ، نظرًا لأن هذه الغلوبولين المناعي قادرة على منع التصاق الفيروسات بالاتحادات فقط (glycoconjugates مع أجزاء من حمض السياليك) على غشاء الخلية.

وظائف أخرى

في الأمعاء ، تلعب أحماض السياليك دورًا مهمًا بنفس القدر ، لأنها جزء من الميوسينات ، التي لها خصائص تزييت ووقائية ، ضرورية للكائن الحي بأكمله.

بالإضافة إلى ذلك ، فإن أحماض السياليك موجودة أيضًا في أغشية الخلايا الظهارية في الشعب الهوائية والمعدة والأمعاء ، حيث تشارك في النقل والإفراز وعمليات التمثيل الغذائي الأخرى.

الأمراض

من المعروف أن العديد من الأمراض تنطوي على تشوهات في استقلاب حمض السياليك وتعرف باسم داء اللعاب. ومن أبرزها داء اللعابية وداء السالا ، اللذان يتميزان بإفراز البول بكميات كبيرة من أحماض السياليك الحرة.

الأمراض المناعية الأخرى لها علاقة بالتغيرات في الإنزيمات الابتنائية والتقويضية المتعلقة باستقلاب حمض السياليك ، والتي تسبب تراكمًا شاذًا لمقارنات الجليكوجينات مع أجزاء من حمض السياليك.

بعض الأمراض المتعلقة بعوامل الدم معروفة أيضًا ، مثل قلة الصفيحات ، والتي تتكون من انخفاض في مستوى الصفيحات في الدم ربما يكون ناتجًا عن نقص حمض السياليك في الغشاء.

يتوافق مرض فون ويلبراند مع عيب في قدرة التصاق الصفيحات بغشاء جلايكوكونجات الغشاء تحت البطاني في جدار الوعاء الدموي ، الناجم عن أوجه القصور أو النقص في الارتباط بالجليكوزيل أو السيالة.

وهن الصفيحات جلانزمان هو اضطراب خلقي آخر في تراكم الصفيحات ، جذره هو وجود البروتينات السكرية المعيبة في غشاء الصفيحات. لقد ثبت أن العيوب الموجودة في البروتينات السكرية مرتبطة بمحتوى Neu5Ac المنخفض.

المراجع

1. كلايدن ، ج. ، جريفز ، إن ، وارين ، س ، و وذرز ، ب. (2001). الكيمياء العضوية (الطبعة الأولى). نيويورك: مطبعة جامعة أكسفورد.
2. ديمشينكو ، إيه في (2008). دليل الارتباط الكيميائي للجليكوزيل: التطورات في الانتقائية الجزيئية والعلاقة العلاجية. ايلي- VCH.
3. روزنبرغ ، أ. (1995). بيولوجيا أحماض السياليك. نيويورك: Springer Science + Business Media ، LLC.
4. شاور ، ر. (1982). أحماض السياليك: الكيمياء والتمثيل الغذائي والوظيفة. Springer-Verlag Wien New York.
5. Traving، C.، & Schauer، R. (1998). هيكل ووظيفة واستقلاب أحماض السياليك. علوم الحياة الخلوية والجزيئية CMLS ، 54 ، 1330-1349.