n-アセチルマンノサミンおよびシアル酸類似体を使用したシアル酸グリコエンジニアリング

シアル酸は、細胞表面糖タンパク質とグリコ脂質のグリカンを抑えます。それらは多数の生物学的プロセスに関与しており、異常なシアル酸発現はいくつかの病理に関連しています。シアル酸は、糖タンパク質の特性と機能を調節し、細胞細胞と細胞排尿マトリックス相互作用を調節します。インフルエンザウイルスなどの病原体はシアル酸を使用して宿主細胞を感染させ、癌細胞はシアル酸を利用して宿主の免疫系から脱出します。表面グリカンに異なる機能を備えた不自然なシアル酸の導入により、これらの糖の広範な生物学的機能の研究が可能になり、シアル酸が関与する病理学的プロセスに介入する治療オプションが提示されます。複数の化学修飾シアル酸類似体は、Sialoglycan合成のために細胞によって直接利用できます。あるいは、天然シアル酸前駆体糖N-アセチルマンノサミン（MANNAC）の類似体をシアル酸生合成経路に導入して、対応するシアル酸アナログへの細胞内変換をもたらすことができます。マンナックとシアル酸類似体の両方が、グリカンイメージング、腫瘍細胞への毒素の標的、病原体結合の阻害、または免疫細胞活性の変化など、さまざまなグリコエンジニアリング用途にうまく採用されています。ただし、シアル酸グッコエンジニアリング実験で考慮すべき化学修飾と細胞代謝に関して、マンナックとシアル酸類似体の間には有意差があります。

Sialic acids cap the glycans of cell surface glycoproteins and glycolipids. They are involved in a multitude of biological processes and aberrant sialic acid expression is associated with several pathologies. Sialic acids modulate the characteristics and functions of glycoproteins and regulate cell-cell as well as cell-extracellular matrix interactions. Pathogens such as influenza virus use sialic acids to infect host cells and cancer cells exploit sialic acids to escape from the host's immune system. The introduction of unnatural sialic acids with different functionalities into surface glycans enables the study of the broad biological functions of these sugars and presents a therapeutic option to intervene with pathological processes involving sialic acids. Multiple chemically modified sialic acid analogs can be directly utilized by cells for sialoglycan synthesis. Alternatively, analogs of the natural sialic acid precursor sugar N-Acetylmannosamine (ManNAc) can be introduced into the sialic acid biosynthesis pathway resulting in the intracellular conversion into the corresponding sialic acid analog. Both, ManNAc and sialic acid analogs, have been employed successfully for a large variety of glycoengineering applications such as glycan imaging, targeting toxins to tumor cells, inhibiting pathogen binding, or altering immune cell activity. However, there are significant differences between ManNAc and sialic acid analogs with respect to their chemical modification potential and cellular metabolism that should be considered in sialic acid glycoengineering experiments.