HistoriaHistoria

En 1927 En 1927 WalzWalz y y LandsteinerLandsteiner y y LeveneLevene(reactivo de (reactivo de BialsBials): ): GangliosidosGangliosidos

AislamientoAislamiento--CristalografCristalografíía: a: áácidos cidos neuramneuramííniconico

1957 Blix et al. :1957 Blix et al. :áácidos cidos sisiáálicoslicos en en glicoproteinasglicoproteinas y y glicolglicolíípidospidos..

Ácidos siálicos

Adriana Rinflerch

Ácidos siálicos Que son?

Donde están?

De donde vienen?

Que hacen?

Quien los controla?

Acidos siálicos, Nana, Sia,Neu5Ac, Neu5Gc, GlcNAc, GalNAc, Acido N-

AcetilNeuraminicoAcido N-GlicolilNeuraminico, PSA,

etc.

ÁÁcidos sicidos siáálicos son monlicos son monóómeros meros linealeslineales

ÁÁcidos cidos polisipolisiáálicoslicos > 8 mon> 8 monóómerosmeros

AcidosAcidos oligosioligosiáálicoslicos < 8 y >2 mon< 8 y >2 monóómerosmeros

ÁÁcidos cidos disidisiáálicoslicos = 2 mon= 2 monóómerosmeros

Uniones entre los monómeros α2,3

α2,6

α2,8

Catalizados por diferentes sialiltransferasas!!!

PSA: Electronegativos

En eritrocitos y trombocitos previene la agregación.

Facilita la unión de moléculas con carga +.

Incrementa la viscosidad de las secreciones mucosas.

Mecanismo de acción de PSA:

Una hipótesis sugiere que PSA regula las interacciones célula-célula por sus propiedades estéricas, debido a su hidratación, ya sea impidiendo las interacciones en trans, entre el receptor y la célula opuesta, o en interacciones en cis, entre receptores de la misma célula.

Por otro lado, debido a sus cargas negativas, podría tener efecto en el pH en el ambiente extracelular que afectaría las interacciones celulares receptor mediante.

En el Sistema NerviosoEn el Sistema Nervioso

MigraciMigracióón celular n celular

FormaciFormacióón de sinapsisn de sinapsis

Direccionamiento de los axones Direccionamiento de los axones

Plasticidad funcional del sistema nerviosoPlasticidad funcional del sistema nervioso

Migración celular1) Migración gliofílica o radial de nervios a lo largo de las fibras gliales.

2) Migración axofílica de neuronas o glía a lo largo de las fibras axonales.

3) Procesión cooperativa de precursores neurales.

TheJournalof Cell Biology, Volume 114, Number 1, July 1991143-153

NCAM Polysialic Acid Can Regulate both Cell-Cell and Cell-SubstrateInteractions

Ann Acheson,t Jeffrey L. Sunshine, and Urs RutishauserDepartment ofAnatomy and Cell Biology, University of Alberta, Edmonton, Alberta, Canada; and Departments of Genetics and

Neuroscience, Case Western Reserve University, School ofMedicine, Cleveland, Ohio 44106

*PSA-NCAM en células neurales.

*PSA en matriz extracelular y en células de la glia.

*Desfaciculación y reagrupamiento de nervios: resultan numerosas vías erróneas

The Journal of Neuroscience, May 15, 1998, 18(10):3757-3766Removal of Polysialic Acid-Neural Cell Adhesion Molecule Induces Aberrant Mossy FiberInnervation and Ectopic Synaptogenesis in the Hippocampus

Tatsunori Seki1 and Urs Rutishauser2Departments of 1 Neurosciences and 2 Genetics, Case Western Reserve University, Cleveland,

Ohio 44106

Direccionamiento de los axones

Figure 2. Mossy fiber distribution in 15-d-old control (A, C, E, G) and endo N-injected (B, D, F, H) CF1 mice. Themossy fibers were labeled with DiI with photoconversion to a DAB reaction product

SinapsisSinapsis

**Modifica la fuerza de las sinapsis, y el tamaModifica la fuerza de las sinapsis, y el tamañño de la hendidura sino de la hendidura sinááptica.ptica.

J Biol Chem. 2010 Nov 5;285(45):34864-74. Epub 2010 Aug 25.N-glycosylation at the SynCAM (synaptic cell adhesion molecule) immunoglobulin interface modulates synaptic adhesion.Fogel AI, Li Y, Giza J, Wang Q, Lam TT, Modis Y, Biederer T.Department of Molecular Biophysics and Biochemistry, Yale University, New Haven, Connecticut 06520, USA.

Functionally, N-glycosylation promotes the trans-synaptic interactions of SynCAM 1 andis required for synapse induction.

Eur J Neurosci. 2006 Mar;23(6):1585-95.

Hippocampal up-regulation of NCAM expression andpolysialylation plays a key role on spatial memory.

Venero C, Herrero AI, Touyarot K, Cambon K, López-Fernández MA, Berezin V, Bock E, Sandi C.

Department of Psychobiology, Universidad Nacional de Educación a Distancia, Juan del Rosal 10, Madrid, Spain

J Neurosci Res. 1992 Mar;31(3):513-23.Hippocampal NCAM180 transiently increases sialylation during theacquisition and consolidation of a passive avoidance response in theadult rat.Doyle E, Nolan PM, Bell R, Regan CM.Department of Pharmacology, University College, Belfield, Dublin, Ireland.

J Neurosci Res. 1996 Jul 15;45(2):143-52.The polysialic acid modification of the neural cell adhesion molecule isinvolved in spatial learning and hippocampal long-term potentiation.Becker CG, Artola A, Gerardy-Schahn R, Becker T, Welzl H, Schachner M.Dept. Neurobiology, Swiss Federal Institute of Technology Zürich, Hönggerberg, Zürich, Switzerland.

PSA Y MEMORIA

Plasticidad en el Sistema Nervioso

International Journal of Developmental NeuroscienceVolume 18, Issues 2-3, June 2000, Pages 213-220

PSA-NCAM: an important regulator of hippocampalplasticity

Cremer , a, G. Chazala, P. M. Lledob, G. Rougona, M. F. Montaronc, W. Mayoc, M. Le Moalc andD. N. Abrousc

Muchos tejidos que expresan PSA durante el desarrollo progresivamente, hasta que forman el adulto,luego lo pierden. En cambio el cerebro retiene la capacidad de regeneración conexiones sinápticas en ciertas zonas del cerebro, coincidentemente con la expresión de PSA.

SialyltransferasesSialyltransferases:: SIAT1SIAT1 ((SialyltransferaseSialyltransferase 1 1 oror STGalSTGal I, I,

formsforms aa--2,6 2,6 glycoproteinglycoprotein linkageslinkages)) SIAT3 (SIAT3 (mousemouse -- more more commonlycommonly knownknown as as

SIAT6SIAT6)) SIAT3CSIAT3C (a(a--2,6 2,6 sialyltransferasesialyltransferase, , alsoalso

knownknown as as ST6GalNAcST6GalNAc IV IV oror SIAT7D)SIAT7D) SIAT4ASIAT4A (a(a--2,3sialyltransferase, 2,3sialyltransferase, alsoalso knownknown

asas ST3GalST3Gal IA)IA) SIAT4BSIAT4B (a(a--2,32,3--sialyltransferasesialyltransferase, , alsoalso

knownknown asas ST3GalST3Gal II)II) SIAT4CSIAT4C (a(a--2,32,3--sialyltransferasesialyltransferase, , alsoalso

knownknown as as ST3GalST3Gal IV)IV) SIAT5 (SIAT5 (mousemouse)) SIAT6SIAT6 (a(a--2,32,3--sialyltransferasesialyltransferase, , alsoalso knownknown

as as ST3GalST3Gal III; III; oror as as SIAT3 in SIAT3 in mousemouse)) SIAT7ASIAT7A (a(a--2,62,6--sialyltransferasesialyltransferase, , alsoalso

knownknown as as ST6GalNAcST6GalNAc I)I) SIAT7BSIAT7B (a(a--2,62,6--sialyltransferasesialyltransferase, , alsoalso

knownknown as as ST6GalNAcST6GalNAc II)II) SIAT7CSIAT7C (a(a--2,62,6--sialyltransferasesialyltransferase, , alsoalso

knownknown SIAT7DSIAT7D (a(a--2,6 2,6 sialyltransferasesialyltransferase, , alsoalso

knownknown as as ST6GalNAcST6GalNAc IV IV oror SIAT3C)SIAT3C)

SIAT7ESIAT7E (a(a--2,62,6--sialyltransferasesialyltransferase, , alsoalsoknownknown as as ST6GalNAcST6GalNAc V)V)

SIAT7FSIAT7F ((actuallyactually, in , in humanshumans thisthis enzymeenzymeisis knownknown as "as "STGalNAcSTGalNAc VI," VI," andand isis anan aa--2,62,6--sialyltransferasesialyltransferase))

SIAT7F (SIAT7F (mousemouse) ) SIAT8ASIAT8A (a(a--2,8 2,8 GangliosideGanglioside GD3 GD3

SynthaseSynthase)) SIAT8BSIAT8B (a(a--2,8 2,8 polysialyltransferasepolysialyltransferase (STX), (STX),

formsforms aa--2,8 2,8 polysialicpolysialic acidacid linkageslinkages)) SIAT8CSIAT8C ((thethe ""thirdthird" a" a--2,8 2,8

polysialyltransferasepolysialyltransferase, , formsforms aa--2,8 2,8 polysialicpolysialic acidacid linkageslinkages))

SIAT8DSIAT8D ((polysialyltransferasepolysialyltransferase 1 (PST), 1 (PST), formsforms aa--2,8 2,8 polysialicpolysialic acidacid linkageslinkages))

SIAT8E (SIAT8E (mousemouse)) SIAT8F (SIAT8F (mousemouse)) SIAT9SIAT9 ((sialyltransferasesialyltransferase 9; 9; formsforms aa--2,3 2,3

gangliosideganglioside linkageslinkages)) SIAT10SIAT10 (a(a--2,3 2,3 sialyltransferasesialyltransferase VI, VI, oror

ST3GalST3Gal VI)VI)

RegulaciRegulacióónn

La actividad de las La actividad de las sialiltransferasassialiltransferasas son reguladas mediante la son reguladas mediante la trascripcitrascripcióón y tambin y tambiéén n postraduccionalmentepostraduccionalmente..

SialiltransferasasSialiltransferasas sialiladassialiladas..

Las concentraciones de PSA in vivo son reguladas por la actividaLas concentraciones de PSA in vivo son reguladas por la actividad d sinsinááptica, al induce la liberaciptica, al induce la liberacióón de calcio desde el pool intracelular. n de calcio desde el pool intracelular. Esto podrEsto podríía llevar a una reduccia llevar a una reduccióón e la actividad n e la actividad sialiltraferasasialiltraferasa..

Sialiltransferasas que hacen polisiálicos en el SN…

Existen diferentes niveles de expresión entre las enzimas en distintas regiones del cerebro, y especialmente e diferentes etapas del desarrollo del SN.

ST8SiaII disminuye la expresión en general excepto en hipocampo y regiones de neurogenesis adulta.

ST8SiaIV presenta poca variación durante la vida del ratón.

Genes Brain Behav. 2010 Nov;9(8):958-67. doi: 10.1111/j.1601-183X.2010.00635.x.Differential impact of polysialyltransferase ST8SiaII and ST8SiaIV

knockout on social interaction and aggression.Calandreau L, Márquez C, Bisaz R, Fantin M, Sandi C.Laboratory of Behavioral Genetics, Brain Mind Institute, Ecole Polytechnique Federale de Lausanne

(EPFL), Lausanne, Switzerland. ludovic.calandreau@tours.inra.fr

PLoSPLoS OneOne.. 2010 2010 AugAug 10;5(8):e1200310;5(8):e12003

PodocalyxinPodocalyxin IsIs a Novel a Novel PolysialylatedPolysialylated Neural Neural AdhesionAdhesionProteinProtein withwith MultipleMultiple Roles in Neural Roles in Neural DevelopmentDevelopmentandand SynapseSynapse FormationFormation

NathaliaNathalia VitureiraVitureira,1,2,3 Rosa Andr,1,2,3 Rosa Andréés,1,2,3 Esther Ps,1,2,3 Esther Péérezrez--MartMartíínez,1,2,3 Albert nez,1,2,3 Albert MartMartíínez,1,2,3 Ana nez,1,2,3 Ana BribiBribiáánn,1,2,3,4 Juan ,1,2,3,4 Juan BlasiBlasi,5 ,5 ShierleyShierley ChelliahChelliah,6 Guillermo L,6 Guillermo Lóópezpez--DomDoméénech,1,2,3 Fernando De Castro,4 nech,1,2,3 Fernando De Castro,4 FerranFerran BurgayaBurgaya,1,2,3 Kelly ,1,2,3 Kelly McNagnyMcNagny,6 ,6 andandEduardo Soriano1,2,3*Eduardo Soriano1,2,3*

1Institute 1Institute forfor ResearchResearch in in BiomedicineBiomedicine, , ParcParc CientificCientific de Barcelona, de Barcelona, BarcelonaBarcelona, , SpainSpain2Centro de Investigaci2Centro de Investigacióón Biomn Bioméédica en Red sobre Enfermedades Neurodegenerativas dica en Red sobre Enfermedades Neurodegenerativas

(CIBERNED), Barcelona(CIBERNED), Barcelona

PNAS 1 2010 PNAS 1 2010 volvol--107 n.22 10250107 n.22 10250--1025510255

SynapticSynaptic cellcell adhesionadhesion moleculemolecule SynCAMSynCAM 1 1 isis a a targettarget forforpolysialylationpolysialylation in postnatal in postnatal mousemouse brainbrain

InstituteInstitute ofof BiochemistryBiochemistry, , FacultyFaculty ofof Medicine, Medicine, UniversityUniversity ofof Giessen, DGiessen, D--35392 Giessen, 35392 Giessen, GermanyGermany; ; andand bInstitutebInstitute ofof CellularCellular ChemistryChemistry, Hannover Medical , Hannover Medical SchoolSchool, D, D--30625 30625 Hannover, Hannover, GermanyGermany

Glicoesfingolipidos

Biochimie. 2001 Jul;83(7):677-82.

Brain gangliosides: functional ligands for myelin stability and thecontrol of nerve regeneration.

Vyas AA, Schnaar RL.Department of Pharmacology, The Johns Hopkins School of Medicine, 318 WBSB, 725 N. Wolfe Street,

Baltimore, Maryland 21205, USA.

Para tener en cuenta… ADN

ARN

PROTEINAS-LIPIDOS

GLICANOS

Enfermedades Enfermedad infantil del almacenamiento de ácidos sialicos.

Enfermedad de Salla.

Enfermedad intermedia severa de Salla.

Sialidosis (Sialidasa deficiente).

Sialuria (Desequilibrio del feedback).

Tay Sachs.