حمض البولي سياليك

📅 آخر تحديث: ٢٩ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٩ يوليو ٢٠٢٦
الموسوعة الحرة

حمض البولي سياليك هو تعديل ما بعد الترجمة غير معتاد يحدث على جزيئات الالتصاق الخلوي العصبي (NCAM). يتميز حمض البولي سياليك بشحنة سالبة قوية، مما يمنحه القدرة على تغيير الشحنة السطحية للبروتين وقدرته على الارتباط. في المشبك العصبي ، يمنع بولي سياليك جزيء NCAM من الارتباط بجزيئات NCAM الموجودة على الغشاء المجاور.

بناء

حمض البولي سياليك (polySia) هو بوليمر يتكون من وحدات مونومرية متكررة خطيًا من بقايا حمض السياليك المرتبطة بروابط جليكوسيدية α2,8- و α2,9-. يشير حمض السياليك إلى سكريات كربوكسيلية ذات 9 ذرات كربون، وهي أحماض 2-كيتو-3-ديكسوكسي-D- جليسيرو -نونيك. [ 1 ] من الخصائص غير المألوفة لهذا السكر أنه غالبًا ما يتبلمر إلى بولي سياليك. ويتحقق ذلك عن طريق ربط المونومرات بالنهاية غير المختزلة للجليكان، والتي تتكون في الغالب من وحدات فرعية من حمض نيورامينيك (Neu5Ac) . [ 2 ] وهو متعدد الأنيونات وضخم، مما يعني صعوبة وصول جزيئاته المركزية إليه. يُعدّ بولي سياليك مفيدًا في الإشارات الخلوية في الفقاريات وعلى سطح الخلية لبعض البروتينات السكرية والدهون السكرية، حيث يُحدث تعديلات عليها. وقد وُجد مؤخرًا أن وظيفة بولي سياليك ترتبط ارتباطًا مباشرًا تقريبًا بدرجة بلمرته . [ ٢ ] يتراوح عدد الوحدات من ٨ إلى أكثر من ٤٠٠. هذا النطاق الواسع يُسبب اختلافات في قدرة عديد السياليك على الالتصاق بالخلايا المختلفة، والمساعدة في هجرة الخلايا ، وتكوين المشابك العصبية ، وتنظيم الالتصاق في الخلايا العصبية من خلال تشكيلها وتنسيقها. [ ٣ ] يتمثل الدور الأبرز لعديد السياليك في التعديلات اللاحقة للترجمة في عدد قليل من البروتينات، وأهمها NCAM. [ ٤ ] يرتبط عديد السياليك بجزيئات الالتصاق، مما يُضعف خصائصها اللاصقة، ويسمح بالتحكم الدقيق في هجرة الخلايا والعلاقات بينها. ويعود ذلك إلى خصائص عديد السياليك الضخمة والمتعددة الأنيونات.

يُنتج جسم الإنسان عديد حمض السياليك (polySia) بشكل طبيعي، ويربطه بالعديد من البروتينات. يتم ذلك عن طريق ربط عديد حمض السياليك بالطرف α2,3 أو α2,6 للبروتين السكري. وتُستخدم في هذه العملية عملية الغلكزة المرتبطة بالأكسجين عبر الثريونين، أو عملية الغلكزة المرتبطة بالنيتروجين عبر الأسباراجين. يوجد هذا الارتباط بعديد حمض السياليك في بروتينات مثل NCAM، و E-selectin ligand 1 (ESL-1)، و CCR7، و SynCAM-1، و NRP-2، ومستقبل CD36 الموجود في حليب الأم، والوحدة الفرعية α لقناة الصوديوم الحساسة للجهد. [ ٢ ] يتم تصنيع عديد السياليك (polySia) إنزيميًا بواسطة إنزيم ألفا-٢،٨-سياليل ترانسفيراز (ST8Sia) الموجود في بروتين غشائي من النوع الثاني على غشاء جهاز جولجي . [ ٢ ] يقوم إنزيم ST8Sia بذلك عن طريق إضافة أحماض السياليك إلى الطرف النهائي للسكريات عبر مانح حمض السياليك CMP بأطوال مختلفة حسب الحاجة. ويتم التحكم في الطول بشكل دقيق من خلال التعبير عن إنزيمات عديد السياليك ترانسفيراز، مما يتحكم بدوره في وظيفة عديد السياليك.

الاكتشاف وأساليب الكشف

اكتُشف عديد السياليك (polySia) في بكتيريا الإشريكية القولونية K-235 على يد باري وجوبل عام 1957. [ 1 ] الإشريكية القولونية بكتيريا مغلفة سالبة الغرام ، درسها باري وجوبل، وحددا عديد السياليك الذي أطلقا عليه اسم حمض الكولومينيك. بعد هذا الاكتشاف، وُجد أن العديد من الكبسولات البكتيرية الأخرى الغنية بالسكريات تحتوي على عديد السياليك، بما في ذلك النيسرية السحائية من المجموعتين المصليتين B وC عام 1975. وقد تم ذلك باستخدام جسم مضاد متعدد النسائل من الخيول ضد عديد السياليك ، والذي كان من أوائل المجسات المناعية الكيميائية الفعالة. كان هذا الاكتشاف ثوريًا، حيث استُخدمت الأجسام المضادة لعديد السياليك للكشف عن عديد السياليك على البروتينات والخلايا. تم اكتشاف بكتيريا مانهايميا هيموليتيكا A2، وموراكسيلا نونليكويفاسينز ، وإشريكية قولونية K92 في عام 2013. [ 1 ] ونظرًا لاحتواء الكبسولة على عديد حمض السياليك (polySia)، حاول العديد من العلماء تطوير لقاحات لهذه البكتيريا تحديدًا، والتي يصعب استهدافها. إلا أن نجاحاتهم كانت محدودة، إذ يُنتج جسم الإنسان عديد حمض السياليك α2,8 بشكل طبيعي. كما أن عديد حمض السياليك الموجود في البكتيريا لا يُحفز استجابة مناعية قوية أو ثابتة . [ 1 ]

تعتمد طريقة أخرى للكشف عن عديد حمض السياليك (polySia) على الوسم الجزيئي بالفلورة . تتضمن هذه العملية، التي بدأت عام ١٩٩٨، تعريض حمض N-أسيل نيورامينيك (Neu5Acyl) المرتبط برابطة α2→8 لأكسدة البيرودات، مما يؤدي إلى أكسدة الأطراف مع بقاء الأجزاء الداخلية سليمة. إذا لوحظت مركبات C9 بعد هذا التعريض، فهذا يدل على وجود عديد حمض السياليك. يمكن ترقيم هذه المركبات باستخدام كروماتوغرافيا التبادل الأيوني بعد أكسدة البيرودات مع وسم 1،2-ثنائي أمينو-4،5-ميثيلين ديوكسي بنزين (DMB) على ذرتي الكربون C7 و C9 . من المعروف أن لعديد حمض السياليك تراكيب مختلفة عديدة، وكان من الصعب التعرف عليها والكشف عنها قبل ظهور هذه الطريقة بالوسم الفلوري، مما يجعلها مفيدة للغاية. [ ١ ]

الوظيفة في البشر

يُشارك عديد السياليك (polySia) في العديد من الوظائف الحيوية الطبيعية في جسم الإنسان. ومن أبرز الأمثلة على ذلك: الأغشية الخلوية ، وإشارات الخلايا العصبية، والجهاز المناعي ، وتكوين الفخاخ خارج الخلوية للعدلات، ووظائف البلاعم والخلايا الدبقية الصغيرة . يُحدث عديد السياليك تعديلات على الأغشية الخلوية نتيجة تفاعله مع عوامل متعددة، منها قوى التنافر بين عديد السياليك متعدد الأنيونات والطبقة السكرية (glycocalyx) ذات الشحنة السالبة في الغالب . [ 2 ] وبسبب هذه التفاعلات، تتغير قدرة الغشاء الخلوي على التفاعل مع الخلايا الأخرى، وتوزيع شحنته السطحية ، والتفاعل بين الأغشية، ودرجة الحموضة ، وجهد الغشاء . وقد لوحظ تغير في الترطيب والشحنة قبل وبعد إزالة عديد السياليك من الغشاء الخلوي، كما لوحظ انخفاض بنسبة 25% في المسافة بين الخلايا. [ 2 ] ويعود ذلك إلى خصائص عديد السياليك المضادة للالتصاق. ولا يقتصر تأثير عديد السياليك على التفاعلات التنافرية فحسب، بل توجد أيضًا جزيئات ذات شحنة موجبة في الحويصلات الدهنية ، مثل NCAM. يؤثر التفاعل بين عديد السياليك (polySia) وجزيء التصاق الخلايا العصبية (NCAM) بشكل كبير على قدرة NCAM على نقل الإشارات، إذ يتغير تركيبه عند التقائهما. تشمل أشكال الإشارات العصبية الأخرى التي يشارك فيها عديد السياليك عامل التغذية العصبية المشتق من الدماغ (BDNF) وعامل نمو الخلايا الليفية 2 (FGF2). وبآلية مشابهة تقريبًا، يؤدي تعدد السياليك إلى تكوين معقدات BDNF أو FGF2 من خلال التفاعلات الكهروستاتيكية . يسمح هذا بربط عديد السياليك بهذه المعقدات، مما يجعل عديد السياليك بمثابة مخزن لها. ينظم عديد السياليك بعد ذلك تركيز عوامل التغذية العصبية . ولأنها لا تنتشر، تصبح الإشارات أكثر كفاءة. يوجد عديد السياليك أيضًا على أسطح الخلايا المناعية. بعض البروتينات معروفة، لكن العديد منها غير معروف، ولا تزال آلياته قيد الدراسة. ومع ذلك، من المعروف أن عديد السياليك يؤدي وظائف تنظيمية في الجهاز المناعي، مما يؤدي إلى الحماية من الغزاة والاستجابة للأنسجة التالفة. [ 2 ] يشارك عديد السياليك في عملية إطلاق الشبكات خارج الخلية (NETosis)، وهي وظيفة تفاعلية للجسم في وجود الغزاة الأجانب. إنها عملية موت متعمد للخلايا المتعادلة. يضمن البولي سيا عدم تسبب هذا الموت الخلوي الموجه في قتل الخلايا السليمة وغير المصابة، بالإضافة إلى احتوائه على خصائص مضادة للميكروبات. يتم ذلك عن طريق ارتباط البولي سيا باللاكتوفيرين ، وهو جزيء آخر مضاد للميكروبات، يحيط بالخلايا المتعادلة. يؤدي ارتباط البولي سيا إلى تكوين غلاف أكثر كثافة من اللاكتوفيرين حول غشاء الخلية. [ 2 ]يرتبط البولي سيا بسيغليك-11، مما يسمح بتنظيم الخلايا الدبقية الصغيرة عبر الحويصلات الخارجية . يُشير هذا إلى أن ارتباط البولي سيا بسيغليك-11 يُؤخر التنكس العصبي ويُسيطر على الالتهاب العصبي. كما يُحد البولي سيا من الالتهاب في البلاعم. وقد وُجد أن البولي سيا يُحد من التعبير عن عامل نخر الورم (TNF). [ 2 ]

مراجع

  1. 1 2 3 4 5 كولي، كارين جيه؛ كيتاجيما، كين؛ ساتو، تشيهيرو (2014-11-01). "حمض البولي سياليك: التخليق الحيوي، والوظائف الجديدة، والتطبيقات" . مراجعات نقدية في الكيمياء الحيوية والبيولوجيا الجزيئية . 49 (6): 498-532 . doi : 10.3109/10409238.2014.976606 . ISSN 1040-9238 . PMID 25373518. S2CID 1747164 .   
  2. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 ميندلر، كاتيا؛ أوسترتاج، إيلينا؛ ستيل، ثيلو (2021-09-01). "حمض البولي سياليك متعدد الوظائف: نظرة هيكلية" . أبحاث الكربوهيدرات . 507 108376. doi : 10.1016/j.carres.2021.108376 . ISSN 0008-6215 . PMID 34273862 .  
  3. ↑ وو، جيانرونغ؛ زان، شياوبي؛ ليو، ليمينغ؛ شيا، شياولي (2018-11-01). "الإنتاج الحيوي، والتنقية، وتطبيق حمض البولي سياليك" . علم الأحياء الدقيقة التطبيقي والتكنولوجيا الحيوية . 102 (22): 9403-9409 . doi : 10.1007/s00253-018-9336-3 . ISSN 1432-0614 . PMID 30244279. S2CID 52338276 .   
  4. ↑ غو، شياوشياو؛ الكاشف، سارة م.؛ باتيل، أنجانا؛ ريبيرو مورايس، غوريتي؛ شنايدر، ستيفن د.؛ لودمان، بول م.؛ باترسون، لورانس هـ.؛ فالكونر، روبرت أ. (2021-05-01). "فحص للتحليل الكمي لتعبير حمض البولي سياليك في الخلايا السرطانية" . بوليمرات الكربوهيدرات . 259 117741. doi : 10.1016/j.carbpol.2021.117741 . hdl : 10454/18344 . ISSN 0144-8617 . PMID 33674001. S2CID 232130509 .