2011年8月22日 星期一

從Sialyl Lewis X 想到 Sialic acid

上生化課講到醣類基本結構時,同學光看著一堆帶有OH基的醛(aldehyde)或酮(ketone)就已經頭昏腦脹,常常都抱怨說很像有機化學,但我也一直強調醣類在最近的研究上的重要性日增,從以為只是單純的能量、儲藏功能,現在已經知道對於細胞之間的辨識上非常重要。

在講到醣類對細胞之間辨識的角色時,總是會提到的分子就是sialic acid (N-acetylneuraminic acid, Neu5Ac, NANA)。
 Sialic acid, 圖片來源:維基百科
在Lehninger Principle of Biochemistry 5th ed.中的第258頁舉例,ceruloplasmin這個含銅的血清醣蛋白,上面有好幾個oligosaccharide鏈的末端都是sialic acid(構造見上圖);當這個sialic acid被移除時,ceruloplasmin也會很快的被肝細胞上面的asialoglycoprotein辨識後從血液中移除。


通常在上課的時候,筆者都會舉上面的這個例子來講;最近有一個有趣的新發現也跟sialic acid 有關,倒是十分有趣,在這裡整理一下。


Sialic acid也是有名的Sialyl Lewis X的一部份,這個oligosaccharide的結構如下:

Sialyl Lewis X, 圖片來源:維基百科
它總共由四個單糖構成,NeuAcα2-3Galβ1-4(Fucα1-3)GlcNAc(構造見上圖),最左邊那個糖就是sialic acid。


Sialyl Lewis X過去已經知道對細胞間的辨識非常重要,缺乏這個oligosaccharide可以導致免疫缺失(leukocyte adhesion deficiency type 2,病徵包括不斷發生的細菌感染,以及無膿性的蜂窩組織炎;筆者認為應該是影響到白血球的附著,畢竟白血球附著(leukocyte adhesion)對於感染的清除是非常重要的<參考Lehninger p.259>),最近發現這個oligosaccharide與受精時精卵間的辨識非常相關。


以密蘇里大學為首的跨國研究團隊(包括了中研院的邱繼輝教授)發現,人類的卵子上也有非常多的Sialyl Lewis X;由於這個oligosaccharide過去只知道和免疫有關,於是他們合成了一些Sialyl Lewis X並將之加入到含有人類精子與卵子的液體中,發現額外加入的Sialyl Lewis X可以干擾精卵的結合。


從這裡可以看出,醣類不只是我們最基本的能量所需,也不只是提供我們的衣著、家具、燃料,從「人之初」醣類就扮演著重要的角色啊!


參考資料:


1. Nelson D.L. and Cox M.M. Lehninger Principles of Biochemistry. 5th ed. Chapter 7 Carbohydrates and Glycobiology.
2. 逆旅. 2011. 生命的第一場邂逅.  泛科學探索實驗空間. (http://pansci.tw/archives/6324)
3. Mitch Leslie. 2011. The Sweet Meeting of Sperm and Egg. Science Now (http://news.sciencemag.org/sciencenow/2011/08/the-sweet-meeting-of-sperm-and-e.html)
4. Poh-Choo Pang,, Philip C. N. Chiu, Cheuk-Lun Lee, Lan-Yi Chang, Maria Panico, Howard R. Morris, Stuart M. Haslam, Kay-Hooi Khoo, Gary F. Clark, William S. B. Yeung, Anne Dell. 2011. Human Sperm Binding Is Mediated by the Sialyl-Lewisx Oligosaccharide on the Zona Pellucida. Science DOI: 10.1126/science.1207438.
5. Wikipedia. 2011. Congenital disorder of glycosylation type IIc (http://en.wikipedia.org/wiki/Leukocyte_adhesion_deficiency-2)
6. Wikipedia. 2011. Sialyl Lewis X (http://en.wikipedia.org/wiki/Sialyl_lewis_x) 

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