AXIT XIALIC: CẤU TRÚC, CHỨC NĂNG VÀ BỆNH - SINH HỌC - 2025

Các axit sialic là các monosaccarit chín nguyên tử cacbon. Chúng thuộc họ dẫn xuất axit neuraminic (axit 5-amino-3,5-dideoxy-D-glycero-D-galacto-nonulosonic) và phân bố rộng rãi trong tự nhiên, đặc biệt là trong giới động vật.

Chúng thường không xuất hiện dưới dạng phân tử tự do, nhưng được liên kết bởi liên kết α-glucosidic với phân tử carbohydrate hoặc với các phân tử axit sialic khác, và sau đó có thể chiếm vị trí đầu cuối hoặc bên trong trong chuỗi carbohydrate tuyến tính.

Sơ đồ phân tử axit sialic (Nguồn: Người dùng: glycoform qua Wikimedia Commons)

Thuật ngữ "axit sialic" lần đầu tiên được đặt ra bởi Gunnar Blix vào năm 1957, mặc dù các báo cáo trước đó của các nhà nghiên cứu khác chỉ ra rằng khám phá của họ có từ một hoặc hai thập kỷ trước đó, khi chúng được mô tả là một phần của glycoprotein sialo mucin và sialo sialo sphingolipids (gangliosides). .

Axit xialic có mặt ở hầu hết các vương quốc tự nhiên. Chúng đã được phát hiện ở một số vi rút, vi khuẩn gây bệnh, động vật nguyên sinh, động vật giáp xác, giun dẹp, côn trùng và động vật có xương sống như cá, động vật lưỡng cư, chim và động vật có vú. Ngược lại, chúng không được tìm thấy trong nấm, tảo hoặc thực vật.

Kết cấu

Axit xialic chủ yếu xuất hiện ở phần cuối của glycoprotein bề mặt và glycolipid, mang lại sự đa dạng lớn cho các glycoconjugate này. Các kiểu "sialyl hóa" khác nhau là sản phẩm của sự biểu hiện của các glycosyltransferase đặc trưng cho mô (sialyltransferase).

Về mặt cấu trúc, axit sialic thuộc họ gồm khoảng 40 dẫn xuất tự nhiên của axit neuraminic được N-acyl hóa, tạo ra hai cấu trúc “mẹ”: axit N-acetylneuraminic (Neu5Ac) hoặc axit N-glycolyl neuraminic (Neu5Gc) .

Đặc điểm cấu trúc của nó bao gồm sự hiện diện của một nhóm amin (có thể được thay đổi) ở vị trí 5 và một nhóm cacboxylic ở vị trí 1, có thể bị ion hóa ở pH sinh lý. Một cacbon C-3 được khử oxy và một phân tử glixerol ở vị trí C-6.

Giản đồ của một phân tử axit sialic với số lượng các nguyên tử (Nguồn: Người dùng: glycoform qua Wikimedia Commons)

Nhiều dẫn xuất phát sinh từ sự thay thế các nhóm hydroxyl ở các vị trí C-4, C-7, C-8 và C-9 bằng các phần acetyl, glycol, lactyl, metyl, sulfat và phosphat; cũng như sự ra đời của các liên kết đôi giữa C-2 và C-3.

Ở vị trí đầu cuối tuyến tính, việc gắn một phần axit sialic vào chuỗi oligosaccharide liên quan đến liên kết α-glucosidic giữa nhóm hydroxyl của cacbon anomeric C-2 của axit sialic và nhóm hydroxyl của cacbon C-3, C-. 4 hoặc C-6 của phần monosaccarit.

Những liên kết này có thể là giữa các gốc galactose, N-acetylglucosamine, N-acetylgalactosamine, và trong một số ganglioside đơn lẻ là glucose. Chúng có thể xảy ra thông qua liên kết N-glycosidic hoặc O-glycosidic.

Đặc trưng

Axit xialic được cho là có thể giúp các sinh vật ký sinh tồn tại trong cơ thể vật chủ; ví dụ về điều này là các mầm bệnh ở động vật có vú tạo ra các enzym chuyển hóa axit sialic (sialidase hoặc N-acetylneuraminic lyases).

Không có loài động vật có vú nào không được báo cáo về sự hiện diện của axit sialic như một phần của glycoprotein nói chung, glycoprotein của huyết thanh, của niêm mạc, như một phần của cấu trúc bề mặt tế bào hoặc như một phần của carbohydrate phức tạp.

Chúng đã được tìm thấy trong các oligosaccharide có tính axit trong sữa và sữa non của người, gia súc, cừu, chó và lợn, cũng như trong nước tiểu của chuột và người.

Vai trò trong quá trình kết dính tế bào

Các liên hợp glycocon với các gốc axit sialic đóng một vai trò quan trọng trong quá trình trao đổi thông tin giữa các tế bào lân cận và giữa các tế bào với môi trường của chúng.

Sự hiện diện của axit sialic trong màng tế bào góp phần thiết lập điện tích âm trên bề mặt, điều này có hậu quả tích cực trong một số hiện tượng đẩy tĩnh điện giữa tế bào và một số phân tử.

Ngoài ra, điện tích âm cung cấp cho các axit sialic trong màng có vai trò vận chuyển các ion tích điện dương.

Người ta đã báo cáo rằng sự gắn kết của nội mô và biểu mô với màng đáy cầu thận được tạo điều kiện thuận lợi bởi axit sialic, và điều này cũng ảnh hưởng đến sự tiếp xúc giữa các tế bào này.

Vai trò trong tuổi thọ của các thành phần tế bào máu

Axit xialic có chức năng quan trọng như một phần của glycophorin A trong màng sinh chất của hồng cầu. Một số nghiên cứu đã chỉ ra rằng hàm lượng axit sialic tỷ lệ nghịch với tuổi của các tế bào này.

Tế bào biểu mô được xử lý bằng enzym neuraminidase, chịu trách nhiệm cho sự phân hủy của axit sialic, giảm đáng kể thời gian bán hủy trong máu từ 120 ngày xuống còn vài giờ. Trường hợp tương tự đã được quan sát thấy với tiểu cầu.

Các tế bào huyết khối mất khả năng kết dính và tập hợp khi không có axit sialic trong các protein bề mặt của chúng. Trong tế bào lympho, axit sialic cũng đóng một vai trò quan trọng trong quá trình kết dính và nhận biết tế bào, cũng như trong tương tác với các thụ thể bề mặt.

Các chức năng trong hệ thống miễn dịch

Hệ thống miễn dịch có thể phân biệt giữa các cấu trúc của chính nó hoặc các cấu trúc xâm nhập dựa trên sự nhận biết các mẫu axit sialic có trong màng.

Axit sialic, cũng như các enzym neuraminidase và sialyltransferase, có các đặc tính điều chỉnh quan trọng. Các phần tận cùng của axit sialic trong glycoconjugate màng sinh chất có chức năng che đậy hoặc như các thụ thể màng.

Ngoài ra, nhiều tác giả đã đưa ra khả năng rằng axit sialic có chức năng kháng nguyên, nhưng nó vẫn chưa được biết một cách chắc chắn. Tuy nhiên, chức năng che giấu dư lượng axit sialic rất quan trọng trong việc điều hòa tế bào.

Việc đắp mặt nạ có thể có vai trò bảo vệ trực tiếp hoặc gián tiếp, tùy thuộc vào việc phần axit sialic trực tiếp bao phủ dư lượng cacbohydrat kháng nguyên, hoặc liệu đó là axit sialic trong glycoconjugate liền kề che lấp phần kháng nguyên.

Một số kháng thể sở hữu dư lượng Neu5Ac thể hiện đặc tính trung hòa vi rút, vì các globulin miễn dịch này có khả năng ngăn chặn sự kết dính của vi rút chỉ với các liên hợp (glycoconjugates với một phần axit sialic) trên màng tế bào.

Cac chưc năng khac

Trong đường ruột, axit sialic đóng một vai trò quan trọng không kém, vì chúng là một phần của chất nhầy, có đặc tính bôi trơn và bảo vệ, cần thiết cho toàn bộ sinh vật.

Ngoài ra, axit sialic còn có trong màng tế bào biểu mô phế quản, dạ dày và ruột, nơi chúng tham gia vào quá trình vận chuyển, bài tiết và các quá trình trao đổi chất khác.

Bệnh tật

Nhiều bệnh được biết là liên quan đến những bất thường trong chuyển hóa axit sialic và chúng được gọi là bệnh sialidosis. Trong đó nổi bật nhất là bệnh sialuria và bệnh Salla, được đặc trưng bởi sự bài tiết qua nước tiểu với một lượng lớn axit sialic tự do.

Các bệnh khác có tính chất miễn dịch liên quan đến sự thay đổi các enzym đồng hóa và dị hóa liên quan đến chuyển hóa của axit sialic, gây ra sự tích tụ không ổn định của glycoconjugates với các phần của axit sialic.

Một số bệnh liên quan đến các yếu tố máu cũng được biết đến, chẳng hạn như giảm tiểu cầu, bao gồm giảm mức độ tiểu cầu trong máu có thể do thiếu axit sialic trong màng.

Bệnh Von Willebrand tương ứng với sự khiếm khuyết về khả năng kết dính của các tế bào huyết khối với các glycoconjugates màng dưới nội mô của thành mạch máu, gây ra bởi sự thiếu hụt hoặc thiếu hụt trong quá trình glycosyl hóa hoặc sialyl hóa.

Bệnh nhược cơ Glanzmann là một rối loạn bẩm sinh khác về tập hợp tiểu cầu mà gốc rễ là sự hiện diện của glycoprotein khiếm khuyết trong màng tế bào huyết khối. Các khiếm khuyết trong các glycoprotein này đã được chứng minh là có liên quan đến việc giảm hàm lượng Neu5Ac.

Người giới thiệu

1. Clayden, J., Greeves, N., Warren, S., & Wothers, P. (2001). Hóa hữu cơ (xuất bản lần 1). New York: Nhà xuất bản Đại học Oxford.
2. Demchenko, AV (2008). Sổ tay về Glycosyl hóa hóa học: Những tiến bộ trong tính chọn lọc lập thể và sự phù hợp trong điều trị. Wiley-VCH.
3. Rosenberg, A. (1995). Sinh học của axit Sialic. New York: Springer Science + Business Media, LLC.
4. Schauer, R. (1982). Axit Sialic: Hóa học, Chuyển hóa và Chức năng. Springer-Verlag Wien New York.
5. Traving, C., & Schauer, R. (1998). Cấu trúc, chức năng và chuyển hóa của axit sialic. CMLS Khoa học Đời sống Tế bào và Phân tử, 54, 1330–1349.