Siglec

Debido a la naturaleza ácida del ácido siálico, los sitios activos de Siglec contienen un residuo de arginina conservado que está cargado positivamente a pH fisiológico . Este aminoácido forma puentes salinos con el grupo carboxilo del residuo de azúcar. ^{[ 6 ]} Esto se observa mejor en la sialoadhesina, donde la arginina en la posición 97 forma puentes salinos con el grupo COO ⁻ del ácido siálico, produciendo una interacción estable. ^{[ 9 ]} Cada dominio de lectina es específico para el enlace que conecta el ácido siálico con el glicano . El ácido siálico contiene numerosos grupos hidroxilo que pueden estar involucrados en la formación de enlaces glucosídicos , que se observan en los carbonos número 2, 3, 6 y 8 del esqueleto de azúcar. La especificidad de unión de cada Siglec se debe a diferentes interacciones químicas entre el ligando de azúcar y los aminoácidos de Siglec. La posición en el espacio de los grupos individuales en el azúcar y los aminoácidos de la proteína afecta el enlace de ácido siálico al que se une cada Siglec. Por ejemplo, la sialoadhesina se une preferentemente a los enlaces α2,3 sobre los enlaces α2,6. ^{[ 9 ]}

Los miembros de la familia Siglec son receptores emparejados con funciones de señalización intracelular opuestas. ^{[ 10 ] [ 11 ]} Debido a sus regiones citoplasmáticas que contienen ITIM, la mayoría de los Siglec interfieren con la señalización celular, inhibiendo la activación de las células inmunitarias. Una vez unidos a sus ligandos, los Siglec reclutan proteínas inhibidoras como las fosfatasas SHP a través de sus dominios ITIM. ^{[ 12 ]} La tirosina contenida dentro del ITIM se fosforila después de la unión del ligando y actúa como un sitio de anclaje para proteínas que contienen el dominio SH2 como las fosfatasas SHP. Esto conduce a la desfosforilación de proteínas celulares, regulando negativamente las vías de señalización activadoras.

Ejemplos de señalización negativa:

• CD22 se encuentra en las células B. Las células B se activan cuando el receptor de células B (BCR) se une a su ligando específico. Una vez unido el BCR a su ligando, el receptor autofosforila su región citoplasmática (cola citoplasmática). Esto conduce a la fosforilación de los tres ITIM en la cola citoplasmática de CD22, lo que lleva al reclutamiento de SHP-1 , que regula negativamente la activación celular mediada por BCR. Esto crea un umbral de activación para la activación de las células B, impidiendo así la activación transitoria de las mismas. ^{[ 13 ]} Inicialmente se pensó que la inhibición de la señalización del BCR por CD22 era independiente de la unión al ácido siálico, pero la evidencia sugiere que los ligandos de ácido siálico α2,6 son necesarios para la inhibición. ^{[ 14 ]}
• La proteína Siglec-7 se encuentra en las células asesinas naturales (células NK). Al unirse a su ligando específico, que contiene ácido siálico, Siglec-7 provoca la inactivación celular y se encuentra en altas concentraciones en la superficie de las células NK. Participa en los contactos célula-célula, uniéndose a los glicanos sialilados de las células diana, lo que inhibe la eliminación de estas células por parte de las células NK. Las células de mamíferos contienen altos niveles de ácido siálico, por lo que, cuando las células NK se unen a las llamadas "células propias", no se activan y no eliminan las células del huésped.

Siglec-14 contiene un residuo de arginina en su región transmembrana. ^{[ 15 ]} Este se une a las proteínas DAP10 y DAP12 que contienen ITAM. Al unirse a su ligando, Siglec-14 activa las vías de señalización celular a través de las proteínas DAP10 y DAP12. ^{[ 7 ]} Estas proteínas regulan positivamente las cascadas de fosforilación que involucran numerosas proteínas celulares, lo que conduce a la activación celular. Siglec-14 parece colocalizarse con Siglec-5, y dado que esta proteína inhibe las vías de señalización celular, coordina funciones opuestas dentro de las células inmunitarias. ^{[ 15 ]}

Las Siglec que pueden unirse a trans- ligandos, como la Sialoadhesina, permiten que se produzcan interacciones célula-célula. Estas interacciones glicano-Siglec permiten que las células se unan entre sí, permitiendo la señalización en algunos casos, o en el caso de la Sialoadhesina, la captación de patógenos . Originalmente se pensaba que la función de la Sialoadhesina era importante en la unión a los glóbulos rojos . La Sialoadhesina carece de un ITIM citosólico o un residuo positivo para unirse a adaptadores que contienen ITAM y, por lo tanto, se pensaba que no influía en la señalización. Los estudios muestran que esta proteína está involucrada en la fagocitosis de bacterias que contienen estructuras de glicanos altamente sialilados, como el lipopolisacárido de Neisseria meningitidis . ^{[ 16 ]} La unión a estas estructuras permite que el macrófago fagocite estas bacterias, limpiando el sistema de patógenos.

Siglec-7 también se utiliza para unirse a patógenos como Campylobacter jejuni . Esto ocurre de manera dependiente del ácido siálico y pone en contacto a las células NK y los monocitos , en los que se expresa Siglec-7, con estas bacterias. ^{[ 17 ]} La célula NK puede entonces eliminar estos patógenos extraños.

Los estudios de eliminación génica se utilizan a menudo para descubrir la función que desempeñan las proteínas dentro de una célula. Los ratones se utilizan frecuentemente porque expresan proteínas ortólogas a las nuestras, o homólogos extremadamente similares.

Algunos ejemplos de Siglecs noqueadores incluyen:

• CD22: Walker y Smith realizaron experimentos con mutantes knock-out y delecionados de CD22 para dilucidar la función de CD22. ^{[ 18 ]} Estas células B mutantes no indujeron ninguna enfermedad autoinmune , pero sí observaron una mayor producción de autoanticuerpos debido a la falta de inhibición de la señalización del BCR, que normalmente es llevada a cabo por CD22. Los autoanticuerpos son específicos de las proteínas propias y pueden dañar al huésped. Normalmente, la expresión de CD22 se regula positivamente por la unión del lipopolisacárido a los receptores tipo Toll . Las células B mutantes no pueden regular positivamente la proteína mutante y, por lo tanto, se vuelven hipersensibles en presencia de lipopolisacárido. Esto significa que las células B sobreproducen anticuerpos cuando normalmente no se producirían.

• La MAG (glicoproteína asociada a la mielina) se expresa en las células que forman las vainas de mielina (células de Schwann y oligodendrocitos) alrededor de las neuronas . La MAG se une a ligandos sialilados en la neurona. La eliminación de la MAG en el sistema nervioso periférico conduce a una disminución de la mielinización de las neuronas. La eliminación de la MAG en el sistema nervioso central de ratones no parece afectar la mielinización, pero la interacción entre la mielina y la neurona se deteriora con la edad. Esto conduce a defectos neurológicos, ya que el potencial de acción no puede propagarse tan rápidamente a lo largo del axón durante la estimulación neuronal. La eliminación del ligando de la MAG, mediante la eliminación del gen de la transferasa de GalNAc necesaria para la formación del ligando, tiene efectos similares a los de los ratones con eliminación de la MAG ^{[ 19 ].}

Los SAM se pueden usar para dirigirse a las Siglec y modular las células que expresan Siglec modificando la cadena principal del ácido siálico en varias posiciones, desde C-2 hasta C-9. ^{[ 34 ] [ 35 ] [ 36 ]} Sin embargo, el ácido carboxílico debe permanecer intacto. ^{[ 34 ]} Los primeros intentos se hicieron para desarrollar miméticos de ácido siálico de alta afinidad para Siglec-2, lo que llevó al descubrimiento de que con una mayor afinidad de unión venían enlaces de hidrógeno e interacciones lipofílicas entre los SAM y Siglec-2. ^{[ 34 ]} Se han hecho varias modificaciones separadas en las posiciones C-2, C-5 y C-9, lo que llevó a Mesch et al. a hipotetizar que la modificación simultánea en las tres posiciones podría conducir a la optimización de la unión. ^{[ 37 ]}

El éxito en la unión drásticamente mejorada de SAMs a Siglec 2 sugiere que un enfoque similar puede funcionar en otros miembros de la familia. Algunas modificaciones han incluido una modificación simultánea adicional en la posición C-4 en el esqueleto del ácido siálico. ^{[ 34 ]} El desarrollo de la química de clic de cicloadición de alquino de azida catalizada por (cobre) I ( CuAAC ) ha acelerado la identificación de nuevos SAMs y ha permitido la creación de nuevos SAMs con alta unión a Siglec-3, -5, -6, -7 y -10. ^{[ 38 ]} Hasta 2017, se han reportado SAMs para la mayoría de los Siglecs, excepto para Siglec -6, -8, -11, -14, -15 y -16. ^{[ 34 ]}

La agrupación de receptores y la unión de alta afinidad, conocidas colectivamente como unión multivalente , pueden mejorar la eficacia de los SAM en el cuerpo humano. Actualmente, los avances en la glicoingeniería han utilizado nanopartículas decoradas con SAM, polímeros decorados con SAM y la síntesis de SAM en células para presentar SAM a las Siglec. ^{[ 34 ]} También se ha demostrado que los liposomas reticulados con SAM ayudan a presentar antígenos a las células presentadoras de antígenos a través de las vías Siglec-1 o -7. ^{[ 39 ]} Además, las células humanas, modificadas con ácidos siálicos que contienen Ac ₅ NeuNPoc incorporado en sus sialoglicanos y azida de 3-bromo-bencilo, mostraron hiperactividad hacia Siglec-2. ^{[ 34 ] [ 40 ]}