กรดไซอะลิก เป็น น้ำตาลอัลฟา-คีโตแอซิดชนิดหนึ่ง ที่มี โครงสร้างคาร์บอน 9 อะตอม[ ^{1 ] คำ}ว่า "กรดไซอะลิก" ( จากภาษากรีกσίαλον (síalon) ' น้ำลาย ' ) ถูกนำมาใช้ครั้งแรกโดยนักชีวเคมีชาวสวีเดนGunnar Blixในปี 1952 สมาชิกที่พบได้บ่อยที่สุดในกลุ่มนี้คือ กรด N -acetylneuraminic (Neu5Ac หรือ NANA) ซึ่งพบในสัตว์และ โปรคาริ โอต บางชนิด 

กรดไซอะลิกพบกระจายอยู่ทั่วไปในเนื้อเยื่อสัตว์ และรูปแบบที่เกี่ยวข้องพบได้ในปริมาณที่น้อยกว่าในสิ่งมีชีวิตอื่นๆ เช่น สาหร่ายขนาดเล็กบางชนิด^{[ 2 ] แบคทีเรียและอาร์เคีย [} 3 ] ^{[ 4} ] [ 5 ^{] [ 6 ]กรดไซอะลิกมักเป็นส่วน}หนึ่งของไกลโคโปรตีนไกลโคลิปิดหรือแกงกลิโอไซด์โดยจะตกแต่งปลายโซ่น้ำตาลที่พื้นผิวของเซลล์หรือโปรตีนที่ละลายได้^{[ 7 ]}อย่างไรก็ตาม ยังพบกรดไซอะลิกใน ตัวอ่อนของแมลง หวี่และแมลงอื่นๆ ด้วย^{[ 8 ]}โดยทั่วไปแล้ว พืชดูเหมือนจะไม่มีหรือแสดงกรดไซอะลิก^{[ 9 ]}

ในมนุษย์ สมองมีปริมาณกรดไซอะลิกสูงที่สุด โดยกรดเหล่านี้มีบทบาทสำคัญในการส่งสัญญาณประสาทและโครงสร้างแกงกลิโอไซด์ในการสร้างไซแนปส์ [ ^{7 ] มี}กรดไซอะลิกมากกว่า 50 ชนิดที่เป็นที่รู้จัก ซึ่งทั้งหมดสามารถได้มาจากโมเลกุลของกรดนิวรามินิกโดยการแทนที่หมู่เอมีโน หรือ หมู่ไฮดรอกซิลหนึ่ง หมู่ ^{[ 1 ]}โดยทั่วไป หมู่เอมีโนจะมีหมู่แอซิทิลหรือหมู่ไกลโคลิล แต่ก็มีการอธิบายการดัดแปลงอื่นๆ ด้วย การดัดแปลงเหล่านี้พร้อมกับการเชื่อมโยงแสดงให้เห็นว่ามีความเฉพาะเจาะจงต่อเนื้อเยื่อและมีการควบคุมการแสดงออกตามพัฒนาการดังนั้นบางชนิดจึงพบได้เฉพาะในไกลโคคอนจูเกต บางประเภท ในเซลล์เฉพาะ^{[ 8 ]}สารทดแทนไฮดรอกซิลอาจแตกต่างกันอย่างมากพบหมู่แอซิทิลแลคติลเมทิลซัลเฟตและฟอสเฟต^{[ 10 ]}

ตระกูลกรดไซอะลิกประกอบด้วยอนุพันธ์ของกรดนิวรามินิกซึ่งเป็น น้ำตาลคาร์บอนเก้าอะตอมจำนวนมาก แต่กรดเหล่านี้มักไม่ปรากฏในธรรมชาติในรูปอิสระ โดยปกติแล้วจะพบเป็นส่วนประกอบของสายโซ่โอลิโกแซ็กคาไรด์ของมิวซินไกลโคโปรตีนและไกลโคลิปิด โดยอยู่ในตำแหน่งปลายที่ไม่ลดรูปของคาร์โบไฮเดรตเชิงซ้อนทั้งบนบริเวณเยื่อหุ้มเซลล์ภายนอกและภายใน ซึ่งกรดเหล่านี้จะถูกเปิดเผยอย่างมากและทำหน้าที่สำคัญ^{[ 7 ]}

การกำหนดหมายเลขของอะตอมคาร์บอนเริ่มต้นจากอะตอมคาร์บอนของหมู่คาร์บอกซิเลตและต่อเนื่องไปตามสายโซ่ โครงสร้างที่ทำให้หมู่คาร์บอกซิเลตอยู่ในตำแหน่งแกนเรียกว่า อัลฟา-อะโนเมอร์

อัลฟา-แอนโนเมอร์เป็นรูปแบบที่พบเมื่อกรดไซอะลิกจับกับไกลแคน อย่างไรก็ตาม ในสารละลาย ส่วนใหญ่ (มากกว่า 90%) จะอยู่ในรูปแบบเบตา-แอนโนเมอร์ เอนไซม์แบคทีเรียที่มีกิจกรรมมิวทาโรเทสของกรดไซอะลิก NanM ซึ่งสามารถปรับสมดุลสารละลายของกรดไซอะลิกได้อย่างรวดเร็วไปยังตำแหน่งสมดุลที่ประมาณ 90% เบตา/10% อัลฟา ได้ถูกค้นพบแล้ว^{[ 11 ]}

ตรงกันข้ามกับสัตว์อื่นๆ มนุษย์ไม่สามารถผลิตกรดไซอะลิกชนิดN-glycolylneuraminic acid (Neu5Gc) ได้ด้วยพันธุกรรม อย่างไรก็ตาม อาจตรวจพบ Neu5Gc ในปริมาณเล็กน้อยในเนื้อเยื่อของมนุษย์โดยได้รับมาจากแหล่งภายนอก (สารอาหาร) ^{[ 12 ]}

กรดไซอะลิกถูกสังเคราะห์โดยกลูโคซามีน 6 ฟอสเฟตและอะเซทิล-CoAผ่านทรานสเฟอเรสส่งผลให้เกิดN- อะเซทิลกลูโคซามี น -6-P ซึ่ง จะกลายเป็น N-อะเซทิล แมนโนซามี น-6-P ผ่าน กระบวนการอีพิเมอไร เซชันซึ่งทำปฏิกิริยากับ ฟอสโฟอีโนลไพรูเวต ทำให้ เกิด N-อะเซทิลนิวรามินิก-9-P (กรดไซอะลิก) เพื่อให้กรดไซอะลิกมีฤทธิ์ในการเข้าสู่กระบวนการสังเคราะห์โอลิโกแซ็กคาไรด์ของเซลล์ จะมีการเติมโมโนฟอสเฟตนิวคลีโอไซด์ ซึ่งมาจากไซทิดีนไตรฟอสเฟต เปลี่ยนกรดไซอะลิกเป็นไซทิดีนโมโนฟอสเฟต-กรดไซอะลิก (CMP-กรดไซอะลิก) สารประกอบนี้ถูกสังเคราะห์ขึ้นในนิวเคลียสของเซลล์สัตว์^{[ 13 ] [ 14 ]}

ในระบบแบคทีเรีย กรดไซอะลิกยังสามารถสังเคราะห์ทางชีวภาพได้ด้วยอัลโดเลสเอนไซม์นี้ใช้ อนุพันธ์ของ แมนโนสเป็นสารตั้งต้น เช่น การแทรกคาร์บอนสามอะตอมจากไพรูเวตเข้าไปในโครงสร้างกรดไซอะลิกที่เกิดขึ้น เอนไซม์เหล่านี้สามารถใช้สำหรับการสังเคราะห์อนุพันธ์ของกรดไซอะลิกแบบเคมีเอนไซม์ได้^{[ 15 ]}

ไกลโคโปรตีนที่มีกรดไซอะลิก ( ไซอะโลไกลโคโปรตีน ) จับกับซีเลคตินในมนุษย์และสิ่งมีชีวิตอื่นๆ เซลล์ มะเร็งที่แพร่กระจายมักแสดงไกลโคโปรตีนที่มีกรดไซอะลิกสูงในปริมาณมาก การแสดงออกของกรดไซอะลิกมากเกินไปบนพื้นผิวทำให้เกิดประจุลบที่เยื่อหุ้มเซลล์ ซึ่งทำให้เกิดแรงผลักระหว่างเซลล์ (การต่อต้านของเซลล์) ^{[ 16 ]}และช่วยให้เซลล์มะเร็งระยะสุดท้ายเหล่านี้เข้าสู่กระแสเลือดได้ การทดลองล่าสุดแสดงให้เห็นถึงการมีอยู่ของกรดไซอะลิกในเมทริกซ์นอกเซลล์ ที่หลั่งออกมาจากเซลล์มะเร็ง ^{[ 17 ]}

โอลิโกแซ็กคาไรด์ ที่อุดมด้วยกรดไซ อะลิกบนไกลโคคอนจูเกต (ไกลโคลิปิด ไกลโคโปรตีน โปรตีโอไกลแคน) ที่พบในเยื่อหุ้มเซลล์ ช่วยกักเก็บน้ำไว้ที่ผิวเซลล์ บริเวณที่อุดมด้วยกรดไซอะลิกมีส่วนช่วยสร้างประจุลบที่ผิวเซลล์ เนื่องจากน้ำเป็นโมเลกุลที่มีขั้วและมีประจุบวกบางส่วนที่อะตอมไฮโดรเจนทั้งสอง จึงถูกดึงดูดไปยังผิวเซลล์และเยื่อหุ้มเซลล์ ซึ่งส่งผลให้เซลล์ดูดซึมของเหลวได้มากขึ้น

สารตกค้างของกรดไซอะลิกมีอยู่ในไกลโคโปรตีนมิวซินของเมือก^{[ 18 ]}

กรดไซอะลิกสามารถ "ซ่อน" แอนติเจนแมนโนสบนพื้นผิวของเซลล์เจ้าบ้านหรือแบคทีเรียจากเลคตินที่จับกับแมนโนสได้ซึ่งจะช่วยป้องกันการกระตุ้นของระบบคอมพลีเมนต์

กรดไซอะลิกในรูปของกรดโพลีไซอะลิกเป็นการดัดแปลงหลังการสังเคราะห์โปรตีนที่ ผิดปกติ ซึ่งเกิดขึ้นกับโมเลกุลการยึดเกาะของเซลล์ประสาท (NCAMs) ในไซแนปส์ประจุลบที่รุนแรงของกรดโพลีไซอะลิกจะป้องกันการเชื่อมโยงข้ามเซลล์ของ NCAMs

กรดไซอะลิกพบได้ที่พื้นผิวเซลล์ทุกเซลล์ของสัตว์มีกระดูกสันหลังและสัตว์ไม่มีกระดูกสันหลังบางชนิด รวมถึงแบคทีเรียบางชนิดที่ทำปฏิกิริยากับสัตว์มีกระดูกสันหลังด้วย

ไวรัสหลายชนิด เช่นอะดีโนไวรัส ( Adenoviridae ) ซีโร ไทป์ Ad26 ^{[ 19 ]}โรตาไวรัส ( Reoviridae ) และไวรัสไข้หวัดใหญ่ ( Orthomyxoviridae ) สามารถใช้โครงสร้างที่มีไซอะลิลของโฮสต์เพื่อจับกับเซลล์โฮสต์เป้าหมายได้ กรดไซอะลิกเป็นเป้าหมายที่ดีสำหรับไวรัสเหล่านี้ เนื่องจากมีการอนุรักษ์ไว้อย่างสูงและมีจำนวนมากในเซลล์แทบทุกชนิด จึงไม่น่าแปลกใจที่กรดไซอะลิกมีบทบาทสำคัญในการติดเชื้อไวรัสในมนุษย์หลายชนิด ไวรัสไข้หวัดใหญ่มี ไกลโคโปรตีนที่มีกิจกรรม ฮีแมกกลูตินิน (HA) บนพื้นผิวที่จับกับกรดไซอะลิกที่พบอยู่บนพื้นผิวของเม็ดเลือดแดง ของมนุษย์ และบนเยื่อหุ้มเซลล์ของทางเดินหายใจส่วนบน นี่คือพื้นฐานของการเกิดฮีแมกกลูติเนชันเมื่อไวรัสผสมกับเซลล์เม็ดเลือด และการเข้าสู่เซลล์ของทางเดินหายใจส่วนบนของไวรัส ยาต้านไข้หวัดใหญ่ที่ใช้กันอย่างแพร่หลาย ( oseltamivirและzanamivir ) เป็นอะนาล็อกของกรดไซอะลิกที่ขัดขวางการปล่อยไวรัสที่สร้างขึ้นใหม่จากเซลล์ที่ติดเชื้อโดยการยับยั้งเอนไซม์นิวรามินิเดสของ ไวรัส ^{[ 20 ]}

แบคทีเรียบางชนิดยังใช้โครงสร้างที่มีไซอะลิลของโฮสต์เพื่อการจับและการจดจำ ตัวอย่างเช่น หลักฐานบ่งชี้ว่ากรดไซอะลิกอิสระสามารถทำหน้าที่เป็นสัญญาณให้กับแบคทีเรียบางชนิดโดยเฉพาะ เช่นนิวโมค็อกคัสกรดไซอะลิกอิสระอาจช่วยให้แบคทีเรียจดจำได้ว่ามันมาถึงสภาพแวดล้อมของสัตว์มีกระดูกสันหลังที่เหมาะสมสำหรับการตั้งรกราก การดัดแปลงไซอะลิก เช่น กลุ่ม N-ไกลโคลิลที่ตำแหน่ง 5 หรือ กลุ่ม O-อะเซทิลบนโซ่ข้าง อาจลดการทำงานของไซอะลิเดสของแบคทีเรีย^{[ 20 ]}

การสังเคราะห์และการสลายตัวของกรดไซอะลิกเกิดขึ้นในส่วนต่างๆ ของเซลล์ การสังเคราะห์เริ่มต้นในไซโตซอล โดยที่N -acetylmannosamine 6 phosphate และphosphoenolpyruvateก่อให้เกิดกรดไซอะลิก ต่อมา Neu5Ac 9 phosphate จะถูกกระตุ้นในนิวเคลียสโดยสารตกค้าง cytidine monophosphate (CMP) ผ่านเอนไซม์ CMP-Neu5Ac synthase แม้ว่าการเชื่อมต่อระหว่างกรดไซอะลิกกับสารประกอบอื่นๆ มักจะเป็นการเชื่อมต่อแบบ α แต่การเชื่อมต่อเฉพาะนี้เป็นการเชื่อมต่อแบบ β เพียงอย่างเดียว จากนั้น CMP-Neu5Ac จะถูกลำเลียงไปยังเอนโดพลาสมิกเรติคูลัมหรือกอลจิแอพพาราตัส ซึ่งสามารถถ่ายโอนไปยังสายโซ่โอลิโกแซ็กคาไรด์ กลายเป็นไกลโคคอนจูเกตใหม่ พันธะนี้สามารถถูกดัดแปลงโดยการเติมหมู่ O- acetylหรือ O- methylเมื่อไกลโคคอนจูเกตสมบูรณ์แล้ว จะถูกลำเลียงไปยังผิวเซลล์

ไซอาลิเดสเป็นเอนไซม์ที่สำคัญที่สุดตัวหนึ่งในกระบวนการสลายกรดไซอะลิก มันสามารถกำจัดกรดไซอะลิกออกจากพื้นผิวเซลล์หรือไซอะโลไกลโคคอนจูเกตในซีรั่มได้ โดยปกติในสัตว์ชั้นสูง ไกลโคคอนจูเกตที่เสี่ยงต่อการถูกย่อยสลายจะถูกจับโดยกระบวนการเอนโดไซโทซิส หลังจากที่เอนโดโซมระยะท้ายรวมตัวกับไลโซโซมแล้ว ไซอาลิเดสในไลโซโซมจะกำจัดกรดไซอะลิกออกไป กิจกรรมของไซอาลิเดสเหล่านี้ขึ้นอยู่กับการกำจัด หมู่ O-อะเซทิล โมเลกุลกรดไซอะลิกอิสระจะถูกลำเลียงไปยังไซโทซอลผ่านเยื่อหุ้มของไลโซโซม ที่นั่น พวกมันสามารถถูกนำกลับมาใช้ใหม่และถูกกระตุ้นอีกครั้งเพื่อสร้างโมเลกุลไกลโคคอนจูเกตใหม่ในเครื่องมือของกอลจิ นอกจากนี้ กรดไซอะลิกยังสามารถถูกย่อยสลายเป็นอะซิลแมนโนซามีนและไพรูเวตได้ด้วยเอนไซม์อะซิลนิวรามิเนตไลเอสในไซโทซอล

โรคร้ายแรงบางชนิดอาจขึ้นอยู่กับการมีอยู่หรือไม่มีอยู่ของเอนไซม์บางชนิดที่เกี่ยวข้องกับการเผาผลาญกรดไซอะลิก โรคไซอะลิโดซิสและภาวะขาดกรดไซอะลิกที่มีการกลายพันธุ์ใน ยีน NANS (ดูด้านล่าง) ถือเป็นตัวอย่างของความผิดปกติประเภทนี้^{[ 21 ]}

ลูกหนูที่ได้รับกรดไซอะลิกเสริมแสดงให้เห็นถึงการเรียนรู้และความจำที่ดีขึ้นเมื่อโตเป็นผู้ใหญ่^{[ 22 ]} พบความสัมพันธ์ระหว่างการเสริมกรดไซอะลิกในอาหารและการทำงานของระบบการรับรู้ในลูกหมูที่ได้รับกรดไซอะลิกในปริมาณสูง^{[ 23 ]}

กรดไซอะลิกมีความเกี่ยวข้องกับโรคต่างๆ หลายชนิดที่พบในมนุษย์

กรดไซอะลิกมีปริมาณมากในเนื้อเยื่อของสัตว์มีกระดูกสันหลัง ซึ่งมีส่วนเกี่ยวข้องในกระบวนการทางชีวภาพต่างๆ มากมาย เดิมทีกรดไซอะลิกถูกค้นพบในกลุ่มสัตว์ Deuterostome และสามารถพิจารณาได้ว่าเป็นกลุ่มย่อยของโมโนแซ็กคาไรด์ที่มีโครงสร้างคาร์บอน 9 อะตอมในกลุ่มที่เก่าแก่กว่า เรียกว่า กรดโนนูโลโซนิก (NulOs) ซึ่งเมื่อไม่นานมานี้ก็พบในยูแบคทีเรียและอาร์เคียด้วย^{[ 32 ]} แบคทีเรียก่อโรคหลายชนิดรวมกรดไซอะลิกเข้ากับลักษณะพื้นผิวเซลล์ เช่นไลโปโพลีแซ็กคาไรด์หรือแคปซูลโพลีแซ็กคาไรด์ ซึ่งช่วยให้พวกมันหลีกเลี่ยงการตอบสนองภูมิคุ้มกันโดยธรรมชาติของโฮสต์ได้^{[ 33 ]} การศึกษาระดับจีโนมเมื่อเร็วๆ นี้ได้ตรวจสอบชุดจีโนมจุลินทรีย์ที่เรียงลำดับจำนวนมาก ซึ่งบ่งชี้ว่าเส้นทางการสังเคราะห์ทางชีวภาพเพื่อผลิตกรดโนนูโลโซนิก (NulOs) มีการกระจายอย่างกว้างขวางในแผนภูมิวิวัฒนาการของสิ่งมีชีวิตมากกว่าที่เคยรับรู้มาก่อน^{[ 34 ]}ผลการค้นพบนี้ได้รับการสนับสนุนเพิ่มเติมจากการศึกษาการย้อมสีเลคตินเมื่อเร็วๆ นี้ และการสำรวจระดับโมเลกุลของกรดโนนูโลโซนิกของโปรคาริโอต ซึ่งแสดงให้เห็นว่าสายพันธุ์ที่ไม่ก่อโรคและสายพันธุ์จากสิ่งแวดล้อมล้วนๆ จำนวนมากก็ผลิตกรดไซอะลิกของแบคทีเรีย (NulOs) เช่นกัน ^{[ 35 ] [ 36 ]} แบคทีเรีย บางชนิด ( anammox ) ผลิต NulOs ที่นอกจากจะมีกลุ่มกรดอัลฟา-คีโตที่มีความเป็นกรดสูงมากแล้ว ยังมีกลุ่มเบส (อะมีนอิสระ) (ที่ทำให้เป็นกลาง) อีกด้วย^{[ 37 ]}กรดไซอะลิกบนพื้นผิวเซลล์ที่เทียบเคียงได้นั้นถูกผลิตขึ้นโดยการปรับโครงสร้างทางเคมีเพื่อควบคุมประจุบนพื้นผิวเซลล์โดยการสร้างอะมีนอิสระที่ C5 ซึ่งจะทำให้กลุ่มคาร์บอกซิลที่มีประจุลบที่ C1 เป็นกลาง^{[ 38 ]}

• โรคต่อมน้ำเหลืองอักเสบ
• ไซอาโลไกลโคโปรตีน
• ไซอะลิลทรานสเฟอเรส
• ซิกเล็ค
• ออร์โธไมโซวิริดี

• กรดไซอะลิกในวิวัฒนาการ