Полисиаловая кислота
Полисиаловая кислота представляет собой необычную посттрансляционную модификацию , которая возникает в молекулах адгезии нервных клеток (NCAM). Полисиаловая кислота в значительной степени анионна . Этот сильный отрицательный заряд дает этой модификации возможность изменять поверхностный заряд белка и его связывающую способность. В синапсе полисиалирование NCAM предотвращает его способность связываться с NCAM на соседней мембране.
Структура
[ редактировать ]Полисиаловая кислота (полиСиа) представляет собой полимер линейно повторяющихся мономерных звеньев α2,8- и α2,9-гликозидно связанных остатков сиаловой кислоты . Сиаловая кислота относится к карбоксилированным 9-углеродным сахарам, 2-кето-3-дексокси-D- глицеронононовым кислотам. [ 1 ] Необычным свойством этого сахара является то, что он часто полимеризуется в полиСиа. Это достигается путем присоединения мономеров к невосстанавливающему концу гликана. В основном он состоит из субъединиц Neu5Ac . [ 2 ] Он полианионный и объемистый, а это означает, что у него мало возможностей достичь его центральных молекул. PolySia полезна для передачи сигналов у позвоночных и на клеточной поверхности некоторых гликопротеинов и гликолипидов, вызывающих модификации, и недавно было обнаружено, что функция полиSia почти напрямую связана со степенью ее полимеризации . [ 2 ] Количество единиц может варьироваться от 8 до более 400. Этот огромный диапазон обуславливает различия в способности полиСиа связывать разные клетки, способствовать клеточной миграции , образованию синапсов и регулировать адгезию в нервных клетках путем их моделирования и формирования. [ 3 ] Наиболее заметная роль полиSia заключается в посттрансляционных модификациях некоторых белков, основным из которых является NCAM. [ 4 ] PolySia связывается с молекулами адгезии, ослабляя их адгезионные свойства, что позволяет детально контролировать миграцию клеток и взаимоотношения между клетками. Это вызвано объемными и полианионными свойствами полиСиа.
Человеческий организм естественным образом вырабатывает полиСию и прикрепляет ее к различному количеству белков. Это достигается путем присоединения полиSia к α2,3- или α2,6-концу гликопротеина. O -связанное гликозилирование через треонин или N Применяют -связанное гликозилирование через аспарагин. Эта полиSia-связь обнаружена в таких белках, как NCAM, лиганд E-селектина 1 (ESL-1), хемокиновый рецептор C–C типа 7 (CCR7), молекула синаптической клеточной адгезии-1 (SynCAM-1), нейропилин-2 (NRP). -2), рецептор-поглотитель CD36, обнаруженный в человеческом молоке, и α-субъединица потенциал-чувствительного натриевого канала. [ 2 ] Синтез полиСиа происходит ферментативно с помощью α2,8-сиалилтрансферазы (ST8Sia) в трансмембранном белке типа II, расположенном на мембране аппарата Гольджи . [ 2 ] ST8Sia делает это путем добавления сиаловых кислот к терминальному концу гликана через донора CMP-сиаловой кислоты различной длины в зависимости от необходимости. Длина в значительной степени контролируется экспрессией ферментов полисиалилтрансферазы, которые снова контролируют функцию полиСиа.
Открытие и методы обнаружения
[ редактировать ]полиСия была обнаружена в E. coli K-235 Барри и Гебелем в 1957 году. [ 1 ] E. coli — это инкапсулированные грамотрицательные бактерии , которые изучали Барри и Гебель, выявив полисиа, которую они назвали коломиновой кислотой. После этого открытия было обнаружено, что множество других бактериальных капсул, богатых гликанами, содержат полиСиа. В 1975 году сюда вошли серогруппы B и C Neisseia meningitidis . Это было сделано с использованием поликлонального антитела лошади против полиSia , которое было одним из первых эффективных иммунохимических зондов. Это было революционно, поскольку антитела против полизиа использовались для обнаружения полизиа на белках и клетках. Mannheimia haemolytica A2, Moraxella nonliquifaciens и E. coli K92. В 2013 году были обнаружены [ 1 ] Благодаря капсуле, содержащей полиСиа, многие ученые пытались создать вакцины против этих специфических бактерий, на которые, как известно, трудно воздействовать. Однако их успехи были отмечены тем, что α2,8-полиСиа естественным образом вырабатывается человеком. Другая проблема заключается в том, что полиСия, обнаруженная в бактериях, не вызывает прочного или последовательного иммунного ответа . [ 1 ]
Другой метод обнаружения полиSia основан на молекулярном мечении с помощью флуоресценции . Этот процесс, начатый в 1998 году, включает в себя воздействие α2→8-связанной N -ацилнейраминовой кислоты (Neu5Acyl) на окисление периодатом, в результате чего терминалы окисляются, а промежуточные участки остаются нетронутыми. Если после этого воздействия наблюдаются соединения C 9 , это указывает на присутствие полиSia. Их можно пронумеровать с помощью анионообменной хроматографии после окисления периодатом с меткой 1,2-диамино-4,5-метилендиоксибензол (ДМБ) на C 7 и C 9 . Известно, что существует множество различных структур полиСиа, и до появления флуоресцентного мечения их было трудно распознать и обнаружить, что делало его очень выгодным. [ 1 ]
Функция у человека
[ редактировать ]полиСия участвует во многих естественных функциях человека. Основные примеры включают мембраны , передачу сигналов нейронов, иммунную систему , образование внеклеточных ловушек нейтрофилов, а также функцию макрофагов и микроглии . Во-первых, полиСиа модифицирует мембраны за счет взаимодействия с множеством факторов. Они могут включать в себя силы отталкивания между полианионной полиСией и преимущественно отрицательно заряженным гликокаликсом . [ 2 ] Из-за этих взаимодействий мембрана редактируется по своей способности взаимодействовать с другими клетками, распределению поверхностного заряда , межмембранному взаимодействию, pH и мембранному потенциалу . Гидратация и заряд были отмечены до и после удаления полиСиа из мембраны, а также наблюдалось уменьшение расстояния между клетками на 25%. [ 2 ] Это связано с антиадгезионными свойствами полиСиа. расположены молекулы с положительным зарядом PolySia обладает не только отталкивающими взаимодействиями, поскольку в липидных рафтах , такие как NCAM. Взаимодействие между полиSia и NCAM сильно влияет на сигнальную способность NCAM, поскольку его состав изменяется при их встрече. Другие формы передачи сигналов нейронов, в которых участвует полиSia, включают нейротрофический фактор головного мозга (BDNF) и фактор роста фибробластов 2 (FGF2). Почти по такому же механизму акт полисиалилирования вызывает образование комплексов BDNF или FGF2 посредством электростатических взаимодействий . Это позволяет связывать полиСиа и эти комплексы, превращая полиСиа в резервуар. PolySia затем регулирует концентрацию нейротрофинов . Поскольку им не разрешено рассеиваться, передача сигналов становится более эффективной. полиSia также обнаруживается на поверхности иммунных клеток. Некоторые белки известны, но многие — нет, и механизмы все еще изучаются. Однако известно, что полиСия выполняет регуляторные функции в иммунной системе, обеспечивая защиту от захватчиков и реакцию на поврежденные ткани. [ 2 ] полиСия участвует в НЕТОЗЕ, который представляет собой реакционную функцию организма в присутствии инородных захватчиков. Это намеренная гибель нейтрофилов. PolySia гарантирует, что эта целенаправленная гибель клеток не убивает здоровые и незатронутые клетки, а также содержащие антимикробные свойства. Это осуществляется полисиа путем связывания с лактоферрином , другой антимикробной молекулой, окружающей нейтрофилы. Связывание полиSia приводит к образованию более плотной оболочки лактоферрина вокруг клеточной мембраны. [ 2 ] полиSia связывается с сиглеком-11, обеспечивая регуляцию микроглии посредством экзосом . Это показывает, что связывание полиSia с сиглеком-11 вызывает задержку нейродегенерации и контроль нейровоспаления. полиСиа также ограничивает воспаление в макрофагах. Было обнаружено, что полиSia ограничивает экспрессию фактора некроза опухоли (TNF). [ 2 ]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Перейти обратно: а б с д и Колли, Карен Дж.; Китадзима, Кен; Сато, Тихиро (01 ноября 2014 г.). «Полисиаловая кислота: биосинтез, новые функции и приложения» . Критические обзоры по биохимии и молекулярной биологии . 49 (6): 498–532. дои : 10.3109/10409238.2014.976606 . ISSN 1040-9238 . ПМИД 25373518 . S2CID 1747164 .
- ^ Перейти обратно: а б с д и ж г час я Миндлер, Катя; Пасха, Елена; Штеле, Тило (01 сентября 2021 г.). «Полифункциональная полисиаловая кислота: структурный взгляд» . Исследование углеводов . 507 : 108376. doi : 10.1016/j.carres.2021.108376 . ISSN 0008-6215 . ПМИД 34273862 .
- ^ Ву, Цзяньжун; Чжан, Сяобэй; Лю, Известняк; Ся, Сяоле (01 ноября 2018 г.). «Биопроизводство, очистка и применение полисиаловой кислоты» . Прикладная микробиология и биотехнология . 102 (22): 9403–9409. дои : 10.1007/s00253-018-9336-3 . ISSN 1432-0614 . ПМИД 30244279 . S2CID 52338276 .
- ^ Го, Сяосяо; Элькашеф, Сара М.; Патель, Анжана; Рибейру Мораиш, Горети; Шнайдер, Стивен Д.; Лоудман, Пол М.; Паттерсон, Лоуренс Х.; Фальконер, Роберт А. (01 мая 2021 г.). «Анализ количественного анализа экспрессии полисиаловой кислоты в раковых клетках» . Углеводные полимеры . 259 : 117741. doi : 10.1016/j.carbpol.2021.117741 . ISSN 0144-8617 . ПМИД 33674001 . S2CID 232130509 .