Просмотр кода страницы Сиаловые кислоты

'''Сиаловые кислоты''' (от {{lang-grc|σίαλον}} «слюна») — общее название N- и O-замещённых производных [[Нейраминовая кислота|нейраминовой кислоты]], [[моносахарид]]а с девятиатомной [[углерод]]ной цепью. Наиболее распространённого представителя этого класса — [[N-ацетилнейраминовая кислота|N-ацетилнейраминовую кислоту]] (НАНК, Neu5Ac) — также часто называют сиаловой кислотой. Широко распространены в [[Ткань (биология)|тканях]] [[животные|животных]], однако встречаются также у [[растения|растений]], [[грибы|грибов]] и [[бактерии|бактерий]]. Впервые были обнаружены в 1930-е годы {{Нп5|Бликс, Фритьоф Гуннар|Гуннаром Бликсом|sv|Gunnar Blix}}, {{Нп5|Кленк, Эрнст|Эрнстом Кленком|de|Ernst Klenk}} и другими в качестве преобладающих продуктов мягкого [[кислота|кислотного]] [[гидролиз]]а [[гликолипид]]ов [[мозг]]а и [[муцин]]ов [[слюна|слюны]], от чего и получили своё название<ref name="varki" />. К 1980-м годам были идентифицированы более 30 различных производных НАНК. Другой ряд сиаловых кислот включает в себя метаболиты [[Kdn|2-кето-3-деоксинононовой кислоты]] (Kdn); с их учётом общее число сиаловых кислот достигает 50<ref name="varki" />.

== Структура ==
[[Файл:Sialic acids.1.png|360 px|N-Ацетилнейраминовая кислота и Kdn — сиаловые кислоты]]

Из-за влияния карбоксильной группы на кетозидную связь сиаловые кислоты неустойчивы, эта связь легко подвергается гидролитическому расщеплению.

Нумерация структуры сиаловой кислоты начинается с карбоксильного атома углерода. Конфигурация, в которой карбоксилат-анион находится в аксиальном положении, является α-аномером.

[[Файл:Sialic acids 2.png|360 px|Аномеры нейраминовой кислоты]]

В растворе сиаловая кислота преимущественно находится в β-форме (более 90 %), а в состав гликанов входит α-аномер.

Разнообразие сиаловых кислот определяется, во-первых, природой и позицией замещения [[углевод]]а, к которому гликозидной связью присоединён фрагмент сиаловой кислоты, а во-вторых, характером модификации заместителей при атомах углерода C-1, C-4, C-5, C-7, C-8 и C-9. Гликозидные связи создаются ферментами {{Нп5|Сиалилтрансфераза|сиалилтрансферазами||Sialyltransferase}}, чаще всего с позициями C-3 и C-6 остатков [[галактоза|галактозы]] и C-6 [[N-Ацетилгалактозамин|N-ацетилгалактозамина]]<ref name="varki" />.

Варьирование заместителей при атоме C-5 определяет строение четырёх ключевых сиаловых кислот: Neu5Ac (N-ацетил), Kdn ([[гидроксил]]), [[N-Гликолилнейраминовая кислота|N-гликолилнейраминовой кислоты]] (Neu5Gc), N-(гидроксиацетил)), а также [[Нейраминовая кислота|нейраминовой кислоты]] (Neu, [[аминогруппа]]). Карбоксильная группа при C-1 обычно депротонирована, однако может образовывать [[лактон]]ы с соседними сахаридами, а также [[лактам]]ы в случае Neu. Среди заместителей при остальных атомах углерода обычно встречаются O-метил, O-ацетил, O-сульфат, O-лактил, а также фосфатная группа. Встречаются также ненасыщенные и дегидрированные производные сиаловых кислот, наиболее распространённое среди которых — Neu2en5Ac (2-деокси-2,3-дидегидро-НАНК)<ref name="varki" />.

[[Полимер]]ные и [[олигомер]]ные формы сиаловых кислот встречаются в гликопротеинах животных (в частности, в клетках [[мозг]]а и рыбьей [[Икра (зоология)|икры]]), характерны для некоторых патогенных бактерий<ref name="varki" />. Концентрация полисиаловых кислот в мозге значительно снижается при [[постнатальный период|постнатальном развитии]]; повышение концентрации сопряжено с [[нейропластичность]]ю<ref name="varki" />.

== Физико-химические свойства ==
Сиаловые кислоты — бесцветные кристаллические вещества, хорошо растворимые в воде, слабо растворимые в растворах [[этанол|спирта]] и [[диэтиловый эфир|эфира]] и нерастворимые в неполярных [[Растворитель|органических растворителях]]. Имеют низкие температуры плавления. При нагревании выше 130—160 °C большинство сиаловых кислот разлагаются. Весьма неустойчивы: при хранении водных растворов наблюдается их распад. Разлагаются под действием [[неорганические кислоты|минеральных]] и некоторых [[Органические кислоты|органических кислот]], а также при взаимодействии с [[Основание (химия)|основаниями]]<ref>{{книга|автор=Кочетков Н.К.|заглавие=Химия углеводов|место=М.|издательство=Химия|год=1967|страниц=674}}</ref>. По своей природе сиаловые кислоты являются полифункциональными соединениями с ярко выраженной [[Кислота|кислотностью]] (pK<sub>a</sub> = 2,6), образуют метиловые эфиры.

=== Специфические реакции ===
Сиаловые кислоты имеют ряд специфических реакций:
* прямая [[4-Диметиламинобензальдегид|реакция Эрлиха]];
* [[реакция Уоррена]] с [[Тиобарбитуровая кислота|тиобарбитуровой кислотой]].

Первая реакция широко применяется при исследовании [[Гликопротеины|гликопротеинов]], так как другие компоненты этих [[Биополимеры|биополимеров]] в этих условиях не дают окрашенных соединений. Данная реакция основана на превращении сиаловых кислот в производные [[пиррол]]а, которые дают окрашивание при взаимодействии [[4-диметиламинобензальдегид]]ом.

Вторая основана на образовании формилпировиноградной кислоты, которая даёт цветную реакцию при взаимодействии с [[Тиобарбитуровая кислота|тиобарбитуровой кислотой]].

=== Методы обнаружения ===
Для идентификации сиаловых кислот применяется [[хроматография]] на бумаге, в тонком слое [[Силикагель|силикагеля]], [[электрофорез]] на бумаге.

== Распространение ==
Сиаловые кислоты широко распространены в природе. Встречаются в составе [[гликокаликс]]а животной клетки (в том числе человека), клеточных оболочках [[Бактерии|бактерий]], [[Клеточная стенка|клеточных стенках]] [[Растения|растений]], являются структурными компонентами [[Гликопротеины|гликопротеинов]] и гликолипопротеинов, входят в состав структурных компонентов [[Олигосахариды|олигосахаридов]] [[Женское молоко|женского молока]], простетической группы [[мукопротеин]]а подчелюстной железы, [[Ганглиозиды|ганглиозидов]] мозга, участвующих в проведении [[Потенциал действия|нервных импульсов]], часто встречаются в составе [[Спинномозговая жидкость|спинномозговой жидкости]] (в свободном состоянии), секретов [[Слюнные железы|слюнных желез]], [[Слизь|слизей]], в [[клеточная мембрана|мембранах]] [[Митохондрия|митохондрий]], [[Микросома|микросом]]<ref name="ng" />.

== Биосинтез ==
В бактериальных системах сиаловые кислоты синтезируются с помощью фермента [[Альдолаза|альдолазы]].
Фермент в качестве субстрата использует производное [[Манноза|маннозы]], вставляя три атома углерода от молекулы [[Пировиноградная кислота|пирувата]] в полученную структуру сиаловой кислоты. [[Альдолаза|Альдолазы]] могут использоваться также для химико-ферментативного синтеза производных сиаловой кислоты<ref name=Yu />.

[[Файл:Sialic acids 3.png|450 px|Biosynthesis of sialic acid by a bacterial aldolase enzyme.]]

== Функции ==
Сиаловые кислоты представляют собой важный строительный блок [[гликаны|гликанов]] и [[гликолипиды|гликолипидов]]. Их типичное расположение — на концах [[N-гликан]]ов, [[O-гликан]]ов и [[ганглиозид]]ов, но они также могут быть промежуточными звеньями полисахаридов (преимущественно бактериальных), а также формировать олиго- и полисиаловые кислоты<ref name="varki" />. Наличие сиаловых кислот на концах олигосахаридных цепей животных гликопротеинов обеспечивает возможность циркуляции последних в кровотоке, предотвращая захват их [[Гепатоциты|клетками печени]]. Входя в состав биополимеров животных клеток, сиаловые кислоты во многом определяют свойства клеточной поверхности. Находясь на невосстанавливающем конце олигосахаридных цепей гликолипидов и гликопротеинов, сиаловые кислоты маскируют антигенные детерминанты биополимера<ref>{{книга|автор=Овчинников Ю.А. |заглавие=Биоорганическая химия|место=М.|издательство=Просвещение|год=1987|страниц=815}}</ref>.

Сиаловые кислоты связывают [[селектин]] в организме [[Человек разумный|человека]] и других организмах.

Играют значительную роль в [[Патологический процесс|патологических процессах]]: [[Воспаление|воспаления]], [[Иммунный ответ|иммунного ответа]], [[канцерогенез]]а (некоторые из сиаловых кислот, например, [[N-ацетилнейраминовая кислота]] участвует в проникновении [[метастаз]]ов в [[кровеносные сосуды]]<ref name=Fuster />), проникновения [[Вирусы|вирусов]], [[Бактерии|бактерий]] и [[микозы|грибков]] в организм человека итд.

[[Метастаз|Метастатические клетки]] рака часто имеют высокую экспрессию сиаловой кислоты, которой богаты [[гликопротеины]]. Именно избыточная экспрессия сиаловой кислоты на поверхности создает отрицательный заряд, действующий на клеточные мембраны. Это создает отталкивание между здоровыми клетками (образуя, так называемые клетки оппозиции)<ref name=Fuster /> и помогает [[метастаз]]ам на поздних стадиях [[карцинома|рака]] попадать в [[кровеносные сосуды]].

В 1940-е годы было обнаружено, что сиаловая кислота является [[клеточный рецептор|клеточным рецептором]] [[вирус гриппа|вирусов гриппа]] и разрушается под действием фермента, впоследствии названного [[нейраминидаза|нейраминидазой]]<ref name="varki" />. Широко используемые лекарственные средства против [[грипп]]а ([[осельтамивир]] и [[занамивир]]) являются аналогами сиаловой кислоты и мешают проникновению вируса в клетку путём ингибирования нейраминидазы.

Регионы, богатые сиаловыми кислотами, создают отрицательный заряд на поверхности клеток. Поскольку [[вода]] является полярной молекулой с частичным положительным зарядом на обоих атомах [[водород]]а, она притягивается к поверхности [[Клетка|клеток и мембран]]. Это также способствует поглощению жидкости клетками.

== Патология обмена сиаловых кислот ==
Патология обмена включает группу наследственных заболеваний — [[сиалидоз]]ов. Сиалидоз I типа или муколипидоз — наследственное ([[Аутосомно-рецессивный тип наследования|аутосомно-рецессивное]]) заболевание, вызванное накоплением сиаловых кислот в кровотоке, вследствие дефицита лизосомного фермента — [[Нейраминидаза|нейраминидазы]] (сиалидазы)<ref name="Andrews">{{книга |заглавие=Andrews' Diseases of the Skin: clinical Dermatology |ссылка=https://archive.org/details/andrewsdiseasess00mdwi_659 |издательство=Saunders Elsevier |год=2006 |страницы=[https://archive.org/details/andrewsdiseasess00mdwi_659/page/538 538] |isbn=0-7216-2921-0 |язык=en |автор=James, William D.; Berger, Timothy G.; et al.}}{{ref-en}}</ref>, который способствует выведению сиаловых кислот из организма.

== См. также ==
* [[Сиалидоз]]
* {{Нп5|Сиалогликопротеины|||Sialoglycoprotein}}
* [[Ортомиксовирусы]]

== Примечания ==
{{примечания|refs=
<ref name="varki">{{публикация|книга|автор=Varki|автор имя=A.|автор2=Schauer|автор2 имя=R.|заглавие=Essentials of Glycobiology|часть ссылка=https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK1920/|pmid=20301246|язык=en|ответственный=Varki A, Cummings RD, Esko JD, Freeze HH, Stanley P, Bertozzi CR, Hart GW, Etzler ME, Eds|часть=Chapter 14. Sialic Acids|издание=2nd Edition|year=2009|место=Cold Spring Harbor (NY)|издательство=Cold Spring Harbor Laboratory Press|isbn=978-087969770-9|allpages=784}}</ref>
<ref name="ng">{{Cite web |url=http://www.ngpedia.ru/id084266p1.html |title=Сиаловая кислота |access-date=2013-05-10 |archive-date=2014-02-22 |archive-url=https://web.archive.org/web/20140222045935/http://www.ngpedia.ru/id084266p1.html |deadlink=no }}</ref>
<ref name=Yu>{{статья|автор=Hai Yu, Harshal Chokhawala, Shengshu Huang, Xi Chen.|год=2006|заглавие=One-pot three-enzyme chemoenzymatic approach to the synthesis of sialosides containing natural and non-natural functionalities|издание=[[Nature Protocols]]|volume=1|issue=5|pages=2485—2492|doi=10.1038/nprot.2006.401|pmc=2586341|pmid=17406495}}</ref>
<ref name=Fuster>{{статья|автор=Mark M. Fuster, Jeffrey D. Esko.|год=2005|заглавие=The sweet and sour of cancer: Glycans as novel therapeutic targets|издание=[[Nature Reviews Cancer]]|volume=5|issue=7|pages=526—542|doi=10.1038/nrc1649|pmid=16069816}}</ref>                 
}}
{{Внешние ссылки}}
{{Углеводы}}

[[Категория:Моносахариды]]
[[Категория:Кетозы]]
[[Категория:Гликозаминогликаны]]
[[Категория:Опухолевые маркеры]]