シアル酸は、 9個の炭素原子の単糖類です。それらはノイラミン酸誘導体（5-アミノ-3,5-ジデオキシ-D-グリセロ-D-ガラクト-ノヌロソン酸）のファミリーに属し、自然界、特に動物界に広く分布しています。
それらは通常遊離分子としては発生しませんが、α-グルコシド結合によって炭水化物分子または他のシアル酸分子にリンクされ、線状炭水化物鎖内の末端または内部位置を占めることができます。
シアル酸分子の模式図（出典：ユーザー：ウィキメディア・コモンズ経由のグリコフォーム）
「シアル酸」という用語は1957年にGunnar Blixによって最初に作り出されましたが、他の研究者による以前の報告では、それらの発見はシアロムチン糖タンパク質およびシアロシアロスフィンゴ脂質（ガングリオシド）の一部として説明されたとき、10年か2年前に遡ります。 。
シアル酸は自然界の多くの国に存在しています。それらはいくつかのウイルス、病原菌、原生動物、甲殻類、扁形動物、昆虫、魚、両生類、鳥、哺乳類などの脊椎動物で検出されています。それどころか、それらは菌類、藻類または植物で発見されていません。
構造
シアル酸は主に表面の糖タンパク質と糖脂質の末端部分に存在し、これらの複合糖質に大きな多様性をもたらします。特異的な「シアリル化」パターンは、組織特異的なグリコシルトランスフェラーゼ（シアリルトランスフェラーゼ）の発現の産物です。
構造的に、シアル酸はNアシル化された約40のノイラミン酸の天然誘導体のファミリーに属し、2つの「親」構造を生じます：N-アセチルノイラミン酸（Neu5Ac）またはN-グリコリルノイラミン酸（Neu5Gc） 。
その構造的特徴には、5位にアミノ基（修飾可能）が、1位にカルボキシル基が存在し、生理学的pHでイオン化できることが含まれます。脱酸素化されたC-3炭素とC-6位置のグリセロール分子。
炭素数が列挙されたシアル酸分子の概略図（出典：ユーザー：ウィキメディア・コモンズによるグリコフォーム）
多くの誘導体は、C-4、C-7、C-8、およびC-9の位置のヒドロキシル基がアセチル、グリコール、ラクチル、メチル、サルフェート、およびホスフェート部分で置換されたものです。C-2とC-3の間の二重結合の導入。
線形末端位置では、シアル酸部分のオリゴ糖鎖への結合は、シアル酸のC-2アノマー炭素のヒドロキシル基とC-3、C-炭素のヒドロキシル基の間のα-グルコシド結合を伴います。単糖部分の4またはC-6。
これらの結合は、ガラクトース残基、N-アセチルグルコサミン、N-アセチルガラクトサミンの間、およびいくつかのユニークなガングリオシドではグルコースの間であり得る。それらは、N-グリコシドまたはO-グリコシド結合を介して発生する可能性があります。
特徴
シアル酸は寄生生物が宿主生物内で生き残るのを助けると考えられています。この例は、シアル酸代謝酵素（シアリダーゼまたはN-アセチルノイラミン酸リアーゼ）を産生する哺乳類の病原体です。
シアル酸の存在が一般的に糖タンパク質の一部、血清の糖タンパク質、粘膜の糖タンパク質、細胞表面構造の一部、または複雑な炭水化物の一部として報告されていない哺乳動物種はありません。
それらは、ヒト、ウシ、ヒツジ、イヌおよびブタの乳および初乳中の酸性オリゴ糖、ならびにラットおよびヒトの尿の一部としても発見されている。
細胞接着プロセスにおける役割
シアル酸部分を持つ複合糖質は、隣接する細胞間および細胞とその環境の間の情報交換プロセスにおいて重要な役割を果たします。
細胞膜におけるシアル酸の存在は、細胞といくつかの分子間のいくつかの静電反発イベントに肯定的な結果をもたらす、表面上の負の電荷の確立に貢献しています。
さらに、負の電荷は膜内のシアル酸に正に帯電したイオンの輸送における役割を与えます。
内皮および上皮の糸球体基底膜への結合はシアル酸によって促進され、これがこれらの細胞間の接触にも影響を与えることが報告されています。
血球成分の寿命における役割
シアル酸は、赤血球の原形質膜におけるグリコホリンAの一部として重要な機能を持っています。いくつかの研究は、シアル酸の含有量がこれらの細胞の年齢に反比例することを示しています。
シアル酸の分解に関与するノイラミニダーゼ酵素で処理された赤血球は、血流中の半減期を120日から数時間に大幅に短縮します。同じケースが血小板で観察されました。
血小板は、表面タンパク質にシアル酸が存在しないと、接着力と凝集能を失います。リンパ球では、シアル酸は細胞の接着と認識のプロセスだけでなく、表面受容体との相互作用においても重要な役割を果たします。
免疫系の機能
免疫系は、膜に存在するシアル酸パターンの認識に基づいて、それ自体の構造または侵入構造を区別することができます。
シアル酸は、酵素ノイラミニダーゼとシアリルトランスフェラーゼと同様に、重要な調節特性を持っています。原形質膜複合糖質におけるシアル酸の末端部分は、マスキング機能を有するか、膜受容体として機能します。
さらに、さまざまな著者がシアル酸が抗原機能を持っている可能性を提起しましたが、確実にはまだわかっていません。しかしながら、シアル酸残基のマスキング機能は細胞調節において非常に重要です。
マスキングは、シアル酸部分が抗原性炭水化物残基を直接覆うかどうか、またはそれが抗原部分をマスキングする隣接複合糖質のシアル酸であるかどうかに応じて、直接的または間接的な保護の役割を持つことができます。
いくつかの抗体は、ウイルス中和特性を示すNeu5Ac残基を持っています。これらの免疫グロブリンは、細胞膜上の結合体（シアル酸の一部との複合糖質）のみへのウイルスの付着を防ぐことができるためです。
その他の機能
腸管では、シアル酸は同様に重要な役割を果たします。シアル酸は、ムチンの一部であり、有機体全体に必須の潤滑性と保護性を持っているからです。
さらに、シアル酸は、気管支、胃、腸の上皮細胞の膜にも存在し、輸送、分泌、その他の代謝プロセスに関与しています。
病気
多くの疾患がシアル酸代謝の異常を伴うことが知られており、これらはシアリドーシスとして知られています。最も著名なのは、大量の遊離シアル酸を伴う尿中排泄を特徴とする、シアルリアとサラ病です。
免疫学的性質の他の疾患は、シアル酸の代謝に関連する同化および異化酵素の変化と関係があり、シアル酸の一部との複合糖質の異常な蓄積を引き起こします。
血液膜に関連するいくつかの疾患も知られており、血小板減少症は、おそらく膜中のシアル酸の欠如によって引き起こされる血中の血小板レベルの減少からなる。
フォンウィルブランド病は、グリコシル化またはシアリル化の欠陥または欠陥によって引き起こされる、血管壁の内皮下膜複合糖質に接着する血小板の能力の欠陥に対応します。
グランツマンの血小板無力症は、血小板凝集のもう一つの先天性疾患であり、その原因は、血小板の膜における欠陥のある糖タンパク質の存在です。これらの糖タンパク質の欠陥は、Neu5Ac含有量の低下に関連していることが示されています。
参考文献
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