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Ácido siálico é um monossacarídeo que normalmente pode ser encontrado na termini não-redução de glicoconjugados, tais como N- e O- os glicanos ou glicolipídeos. Entre todos os monossacarídeos, ácido siálico tem algumas características químicas únicas. Tem um backbone de átomo C 9, um grupo carboxílico na posição C-1, que é deprotonado e, assim, negativamente carregadas sob condições fisiológicas e uma função amino na posição C-5. Embora a data1, caracterizaram-se mais de 50 naturais variantes de ácido siálico, a forma predominante de ácido siálico, encontrado em seres humanos é N- acetilneuramínico ácido (Neu5Ac). Outros mamíferos também expressam quantidades mais elevadas de N- glycolylneuraminic ácido (Neu5Gc)2,3.
Devido à sua posição exposta em glicoconjugados, ácido siálico é envolvido em uma infinidade de interações ligante-receptor, por exemplo, a vinculação dependente de hemaglutinina do vírus da gripe ao anfitrião células4. Um epítopo de ácido siálico, com importantes funções biológicas, especialmente durante a embriogênese e no sistema nervoso, é o ácido polysialic. O ácido Polysialic é um polímero de até 200 ácidos siálicos de 2,8-lig alfa. O portador de proteína principal do ácido polysialic é a molécula de adesão celular neural (NCAM). Polysialic ácido expressão modula a propriedade adesiva da NCAM em que polysialic ácido expressão diminui a adesão e aumenta a plasticidade com o sistema nervoso5.
Alterações na expressão de ácido siálico de (poli) acabará por afectar uma infinidade de interações biológicas diferentes. Isso pode ser usado para estudar processos dependentes de conhecido de ácido siálico em um nível molecular, para descobrir o romance glicoconjugado interações, ou explorar possíveis abordagens terapêuticas. Existem diferentes métodos disponíveis pelo qual a expressão de ácido siálico na superfície da pilha pode ser modulada, por exemplo, tratamento com ácido siálico glicosidases específico (sialidases), inibição de enzimas envolvidas na biossíntese de ácido siálico6 ,7,8, ou derrubando ou mudar a expressão da enzima chave da biossíntese de ácido siálico9.
Outro método versátil para modular a expressão de ácido siálico é MGE (engenharia metabólica também conhecido como oligossacarídeo, MOE). Neste documento, células, tecidos ou até os animais são tratados com não-naturais derivados de ManNAc que levam a modificações C2-amino. Sendo moléculas precursoras para o ácido siálico, após a absorção celular, estes análogos de ManNAc são metabolizados para não-natural unidirecionais siálico ácidos e podem ser expressa na sialylated glicoconjugados. As células tratadocom com derivados de ManNAc carregando C2-modificações alifáticas, tais como ManNProp ou ManNBut, incorporar ácido de N- propionylneuraminic (Neu5Prop) ou N- butanoylneuraminic acid (Neu5But) em seus glicoconjugados10 , 11. usando grupos funcionais apresentados a posição C2 de ManNAc, podem ser acoplados os ocorrendo ácidos siálicos não-naturais, por exemplo, através da ligadura de Staudinger ou a azida alkine cicloadição, com corantes fluorescentes e, portanto, visualizado na superfície celular12.
A expressão destes ácidos siálicos do não-natural tem efeitos intrigantes em muitos processos biológicos, incluindo infecções do patógeno, a adesão e migração de células tumorais, adesão celular geral, bem como vascularização e diferenciação (para revisão Ver: Wratil et al . 13). Curiosamente, MGE com N-acil modificado mannosamines também pode ser usado para interferir com a expressão de ácido polysialic. O ácido Polysialic é gerado por dois polysialyltransferases diferentes (ST8SiaII e ST8SiaIV). Foi demonstrado, que polysialyltransferase ST8SiaII é inibida pela natural ácido siálico precursores, tais como ManNProp ou ManNBut de14,15. Além disso, foi demonstrado em células de neuroblastoma humano que ManNProp ou ManNBut aplicativo reduz também sialylation no total15.
MGE com N-acil modificado mannosamines é um fácil de aplicar o método que tem sido utilizado com sucesso, não só em mamíferos e cultura de células de bactérias mas também em toda animais de diferentes espécies, tais como Caenorhabditis elegans16, zebrafish17ou18,de ratos a19,20,21. Especialmente ManNAc derivados alifáticas modificações, incluindo ManNProp e ManNBut, do rolamento são insignificante citotóxicos, mesmo em concentrações milimolar em meio de cultura celular ou plasma sanguíneo. Além disso, eles são relativamente fáceis de sintetizar.
Aqui, nós fornecemos detalhes sobre como usar o MGE com N-acetil modificado mannosamines. Primeiro, a síntese química de dois dos mais utilizados derivativos ManNAc neste campo, ManNProp e ManNBut, é explicado. Em seguida, mostramos como MGE pode ser aplicada em um experimento na vivo . Como exemplo, a linhagem de células de neuroblastoma Kelly foi escolhida para demonstrar a diminuição da expressão do epítopo polysialic por Western blot após o tratamento com os derivados de ManNAc. Os ácidos siálicos não-natural na superfície da pilha foram quantificados por CLAE e mais analisados através de espectrometria de massa.