ÀCID SIÀLIC: ESTRUCTURA, FUNCIONS I MALALTIES - BIOLOGIA - 2025

Els àcids siálicos són monosacàrids de nou àtoms de carboni. Pertanyen a la família dels derivats de l'àcid neuramínic (àcid 5-amino-3,5-didesoxi-D-glicero-D-galacto-nonulosonico) i estan àmpliament distribuïts en la naturalesa, particularment en el regne animal.

No ocorren normalment com a molècules lliures, sinó que estan units per enllaços α-glicosídics a molècules de carbohidrats o altres molècules d'àcid siàlic, podent llavors ocupar posicions terminals o internes dins d'una cadena lineal de carbohidrats.

Esquema d'una molècula d'àcid siàlic (Font: User: glycoform via Wikimedia Commons)

El terme "àcid siàlic" va ser encunyat per primera vegada per Gunnar Blix el 1957, tot i que informes previs d'altres investigadors indiquen que el seu descobriment data d'una o dues dècades anteriors, quan van ser descrits com a part de sialo glicoproteïnes mucínicas i sialo esfingolípids (gangliòsids).

Els àcids siálicos són presents en gran part dels regnes de la natura. S'han detectat en alguns virus, bacteris patogèniques, protozous, crustacis, platihelmints, insectes i vertebrats com peixos, amfibis, aus i mamífers. No s'han trobat, per contra, en fongs, algues o plantes.

estructura

Els àcids siálicos ocorren principalment en la porció terminal de glicoproteïnes i glicolípids de superfície, proporcionant gran diversitat a aquests glicoconjugats. Els patrons de "sialilación" diferencials són producte de l'expressió de glicosiltransferases (sialiltransferases) teixit-específiques.

Estructuralment, els àcids siálicos pertanyen a una família d'uns 40 derivats naturals de l'àcid neuramínic que són N-acilados, donant lloc a dues estructures "parentals": l'àcid N-acetilneuramínico (Neu5Ac) o l'àcid N-glicolil neuramínico (Neu5Gc).

Entre les seves característiques estructurals destaquen la presència d'un grup amino (que pot ser modificat) a la posició 5, i un grup carboxílic en la posició 1, que pot estar ionitzat a pH fisiològic. Un carboni C-3 desoxigenado i una molècula de glicerol en la posició C-6.

Esquema d'una molècula d'àcid siàlic amb l'enumeració dels carbonis (Font: User: glycoform via Wikimedia Commons)

Molts derivats sorgeixen de la substitució dels grups hidroxils en les posicions C-4, C-7, C-8 i C-9 per porcions acetil, glicol, lactil, metil, sulfat i fosfat; així com de la introducció de dobles enllaços entre el C-2 i el C-3.

En la posició lineal terminal, la unió d'una porció d'àcid siàlic a una cadena oligosacárida involucra un enllaç α-glicosídic entre el grup hidroxil de l'carboni anomèric C-2 de l'àcid siàlic i els grups hidroxil dels carbonis C-3, C- 4 o C-6 de la porció monosacárida.

Aquestes unions poden ser entre residus de galactosa, N-acetilglucosamina, N-acetilgalactosamina i en alguns gangliòsids únics, glucosa. Poden donar-se per enllaços N-glicosídics o O-glicosídics.

funcions

Es pensa que els àcids siálicos ajuden els organismes parasíticos a sobreviure dins de l'organisme hoste; exemple d'això són patògens de mamífers que produeixen enzims de el metabolisme de l'àcid siàlic (sialidasas o N-acetilneuramínico liasas).

No hi ha una espècie de mamífer per a la qual no s'hagi reportat la presència d'àcids siálicos com a part de glicoproteïnes en general, glicoproteïnes de l'sèrum, de les mucoses, com a part d'estructures de la superfície cel·lular o com a part de carbohidrats complexos.

S'han trobat en els oligosacàrids acídics de la llet i calostre d'humans, bovins, ovins, canins i porcins, i també com a part de l'orina de rates i humans.

Funció en els processos d'adhesió cel·lular

Els glicoconjugats amb porcions d'àcid siàlic juguen un important paper en els processos d'intercanvi d'informació entre cèl·lules veïnes i entre les cèl·lules i el seu entorn.

La presència d'àcid siàlic en les membranes cel·lulars contribueix a l'establiment d'una càrrega negativa en la superfície, que té conseqüències positives en alguns esdeveniments de repulsió electrostàtica entre les cèl·lules i algunes molècules.

A més, la càrrega negativa els confereix als àcids siálicos a la membrana una funció en el transport de ions amb càrrega positiva.

S'ha reportat que la unió de l'endoteli i epiteli a la membrana glomerular basal és facilitada per l'àcid siàlic, i aquest també influència el contacte entre aquestes cèl·lules.

Paper en el temps de vida dels components cel·lulars sanguinis

L'àcid siàlic té importants funcions com a part de la glicoforina A a la membrana plasmàtica dels eritròcits. Alguns estudis han demostrat que el contingut d'àcid siàlic és inversament proporcional a l'edat d'aquestes cèl·lules.

Eritròcits tractats amb enzims neuraminidases, responsables de la degradació de l'àcid siàlic, disminueixen dràsticament el seu temps de vida mitjana en el torrent sanguini de 120 dies a algunes hores. El mateix cas s'ha observat amb les plaquetes.

Els trombòcits perden capacitat d'adhesió i agregació en absència de l'àcid siàlic en les seves proteïnes de superfície. En els limfòcits, l'àcid siàlic també té una important funció en els processos d'adhesió i reconeixement cel·lular, així com en la interacció amb receptors de superfície.

Funcions en el sistema immunològic

El sistema immune és capaç de distingir entre les estructures pròpies o invasores basant-se el reconeixement dels patrons d'àcid siàlic presents en les membranes.

L'àcid siàlic, així com els enzims neuraminidasa i sialiltransferasa, posseeixen importants propietats reguladores. Les porcions terminals d'àcid siàlic en els glicoconjugats de membrana plasmàtica tenen funcions de camuflament o com a receptors de membrana.

Addicionalment, diversos autors han plantejat la possibilitat que l'àcid siàlic tingui funcions antigèniques, però encara no se sap amb certesa. Això no obstant, les funcions d'emmascarament dels residus d'àcid siàlic són molt importants en la regulació cel·lular.

L'emmascarament pot tenir paper protector directe o indirecte, depenent de si la porció d'àcid siàlic cobreix directament el residu antigènic de carbohidrat, o si és un àcid siàlic en un glicoconjugado adjacent al que emmascara la porció antigènica.

Alguns anticossos posseeixen residus de Neu5Ac que exhibeixen propietats neutralitzadores de virus, ja que aquestes immunoglobulines són capaços de prevenir l'adhesió dels virus als sialo conjugats (glicoconjugats amb porcions d'àcid siàlic) a la membrana cel·lular.

altres funcions

En el tracte intestinal dels àcids siálicos posseeixen un paper igualment important, ja que són part de les mucines, que tenen propietats lubricants i protectores, essencials per a tot l'organisme.

A més, els àcids siálicos també són presents en les membranes de les cèl·lules bronquials, gàstriques i de l'epiteli intestinal, on estan involucrats en transport, secreció i altres processos metabòlics.

malalties

Es coneixen nombroses malalties que involucren anormalitats en el metabolisme de l'àcid siàlic i aquestes es coneixen com sialidosis. Entre les més destacades són la sialuria i la malaltia de Salla, que són caracteritzades per una excreció urinària amb grans quantitats d'àcids siálicos lliures.

Altres malalties d'ordre immunològic tenen a veure amb les alteracions dels enzims anabòliques i catabòliques relacionades amb el metabolisme de l'àcid siàlic, que ocasionen una acumulació aberrant de glicoconjugats amb porcions d'àcid siàlic.

També es coneixen algunes malalties relacionades amb factors sanguinis, com la trombocitopènia, que consisteix en la disminució de el nivell de trombòcits en sang causat probablement per la manca d'àcid siàlic en la membrana.

La malaltia de Von Willebrand correspon a un defecte en la capacitat d'adherència dels trombòcits als glicoconjugats de membrana subendoteliales de la paret dels vasos sanguinis, causada per deficiències o mancances de glicosilació o sialilación.

La trombastenia de Glanzmann és un altre desordre congènit d'agregació de trombòcits l'arrel és la presència de glicoproteïnes defectuoses en la membrana dels trombòcits. S'ha demostrat que els defectes en aquestes glicoproteïnes tenen a veure amb un contingut reduït de Neu5Ac.

referències

1. Clayden, J., Greeves, N., Warren, S., & Wothers, P. (2001). Organic Chemistry (1st ed.). New York: Oxford University Press.
2. Demchenko, AV (2008). Handbook of Chemical Glycosylation: Advances in Stereoselectivity and Therapeutic Rellevància. Wiley-VCH.
3. Rosenberg, A. (1995). Biology of the Sialic Acids. New York: Springer Science + Business Media, LLC.
4. Schauer, R. (1982). Sialic Acids: Chemistry, Metabolism and Function. Springer-Verlag Wien New York.
5. Traving, C., & Schauer, R. (1998). Structure, function and metabolism of sialic àcids. CMLs lular and Molecular Life Sciences, 54, 1330-1349.