La N -acetilmanosamina es un monosacárido hexosamínico . Es un compuesto natural neutro y estable. La N-acetilmanosamina también se conoce como N-acetil-D-manosamina monohidrato (con número de registro CAS: 676347-48-1), N-acetil-D-manosamina (abreviada como ManNAc o, menos comúnmente, NAM). El ManNAc es el primer precursor biológico del ácido N-acetilneuramínico (Neu5Ac, ácido siálico ) (Figura 1). Los ácidos siálicos son los monosacáridos terminales con carga negativa de las cadenas de carbohidratos que se unen a las glicoproteínas y los glicolípidos (glicanos).
Función biológica de ManNAc
El ManNAc es el primer precursor biológico comprometido del Neu5Ac .
La iniciación de la biosíntesis del ácido siálico ocurre en el citoplasma . El principal sustrato de esta vía es el UDP-GlcNAc , derivado de la glucosa . En la etapa limitante de la velocidad de la vía, el UDP-GlcNAc se convierte en ManNAc por acción de la UDP-GlcNAc 2-epimerasa, codificada por el dominio epimerasa de GNE. El ManNAc es fosforilado por la ManNAc quinasa, también codificada por el dominio quinasa de GNE. El ácido siálico se activa mediante la CMP-siálico sintetasa en el núcleo. El CMP-siálico actúa como donante de ácido siálico para sialilar glicanos en glicoproteínas y glicolípidos nacientes en el aparato de Golgi; además, actúa como inhibidor de retroalimentación citoplasmático de la enzima UDP-GlcNAc 2-epimerasa al unirse a su sitio alostérico. La UDP-GlcNAc 2-epimerasa quinasa es la enzima limitante de la velocidad en la biosíntesis del ácido siálico. Si esta enzima no funciona de manera eficiente, el organismo no puede funcionar correctamente.
Síntesis
Existen varias formas de sintetizar ManNAc, y a continuación se presentan tres ejemplos.
- Mediante tratamiento con aldolasa del ácido siálico. [ 1 ] para producir ManNAc y ácido pirúvico.
- Mediante epimerización catalizada por bases de la N- acetilglucosamina . [ 2 ]
- Mediante ciclación oxidativa de glucal 3-carbamatos catalizada por rodio (II). [ 3 ]
El ManNAc ahora es fabricado en grandes cantidades por New Zealand Pharmaceuticals Ltd, [ 4 ] en un proceso comercial a partir de N-acetilglucosamina .
Usos
Sialilación de proteínas recombinantes
Normalmente existe cierto grado de sialilación de glicanos dentro de una glicoproteína, pero dado que la sialilación incompleta puede conducir a una actividad terapéutica reducida, resulta relevante evaluar las líneas celulares y los medios de cultivo para “humanizar” la glicoproteína, mejorar su rendimiento y reducir los costos de fabricación. [ 5 ] Keppler et al. [ 6 ] demostraron que la enzima GNE era el factor limitante de la velocidad en líneas celulares hematopoyéticas humanas y afectaba la eficiencia de la sialilación de la superficie celular. La actividad de la enzima GNE se reconoce ahora como una de las características definitorias en la producción eficiente de fármacos terapéuticos de glicoproteínas recombinantes sialiladas. [ 7 ] La mejora de la sialilación tras la adición de ManNAc y otros ingredientes de apoyo al medio de cultivo no solo aumenta el rendimiento de fabricación, sino que también mejora la eficacia terapéutica al aumentar la solubilidad, aumentar la vida media y reducir la inmunogenicidad al reducir la formación de anticuerpos [ 8 ] contra la glicoproteína terapéutica. [ 9 ]
Potencial terapéutico
Cuando la epimerasa quinasa GNE no funciona correctamente en el cuerpo humano, reduciendo así la disponibilidad de ManNAc, es razonable suponer que el tratamiento con ManNAc podría contribuir a mejorar la salud. Actualmente se está evaluando el potencial terapéutico del ManNAc en diversas enfermedades en las que la terapia podría beneficiarse de su capacidad para potenciar la biosíntesis del ácido siálico.
miopatía por GNE
La miopatía GNE [anteriormente conocida como miopatía hereditaria por cuerpos de inclusión (HIBM) y miopatía distal con vacuolas ribeteadas (DMRV)] se manifiesta como debilidad muscular progresiva. La miopatía GNE es un trastorno genético raro causado por proteínas musculares hiposialiladas y glicoesfingolípidos [ 10 ] debido a la insuficiencia de ManNAc metabólico para formar el azúcar terminal Neu5Ac. No existe terapia disponible [ 11 ] [ 12 ] para tratar la miopatía GNE.
Enfermedades renales
Existe un creciente conjunto de evidencia de que la actividad reducida de la enzima GNE en la vía de sialilación en el tejido renal podría contribuir a varias enfermedades renales glomerulares, [ 13 ] [ 14 ] debido a la falta del azúcar terminal Neu5Ac en varias glicoproteínas renales.
Tres enfermedades renales que afectan tanto a niños como a adultos son la enfermedad de cambios mínimos (ECM), la glomeruloesclerosis segmentaria focal (GESF) y la nefropatía membranosa (NM). Estas enfermedades se caracterizan por proteinuria (proteína en la orina) y, en el caso de la GESF, por una tendencia a la cicatrización progresiva del glomérulo (las unidades de filtración de los riñones), que conduce a la enfermedad renal terminal. Existen diversas terapias para estas enfermedades, pero en muchos casos no proporcionan una reducción duradera de la proteinuria y pueden tener efectos secundarios graves.
Actualmente existe evidencia preclínica sustancial, correlacionada con muestras de biopsia renal humana, de que algunos pacientes con MCD, FSGS o MN presentan insuficiencia de ácido siálico renal en sus proteínas glomerulares. La terapia con ManNAc puede aumentar la producción de ácido siálico y, posteriormente, incrementar la sialilación de las proteínas glomerulares. [ 15 ]
Referencias
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- ↑ "New Zealand Pharmaceuticals Ltd" . 2015.
- ↑ Yorke, S (2013). "La aplicación de N-acetilmanosamina a la producción de glicoproteínas humanas recombinantes en cultivos de células de mamíferos". Química en Nueva Zelanda (enero): 18–20 .
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- ↑ La FDA ha emitido una IND (Autorización de Investigación en Investigación) para permitir el inicio de un ensayo clínico de Fase 1.
- Hexosaminas
- Acetamidas
- compuestos acetilados