SD
Sandra Díaz
Author with expertise in Glycosylation in Health and Disease
Achievements
Cited Author
Open Access Advocate
Key Stats
Upvotes received:
0
Publications:
8
(100% Open Access)
Cited by:
2,700
h-index:
37
/
i10-index:
53
Reputation
Biology
< 1%
Chemistry
< 1%
Economics
< 1%
Show more
How is this calculated?
Publications
0

Human uptake and incorporation of an immunogenic nonhuman dietary sialic acid

Pam Tangvoranuntakul et al.Oct 1, 2003
Humans are genetically unable to produce the sialic acid N-glycolylneuraminic acid (Neu5Gc), because of a mutation that occurred after our last common ancestor with great apes. Although Neu5Gc is presumed absent from normal humans, small amounts have been claimed to exist in human tumors and fetal meconium. We have generated an antibody with high specificity and avidity for Neu5Gc. Fetal tissues, normal adult tissues, and breast carcinomas from humans showed reactivity to this antibody, primarily within secretory epithelia and blood vessels. The presence of small amounts of Neu5Gc was confirmed by MS. Absent any known alternate pathway for its synthesis, we reasoned that these small amounts of Neu5Gc might originate from exogenous sources. Indeed, human cells fed with Neu5Gc incorporated it into endogenous glycoproteins. When normal human volunteers ingested Neu5Gc, a portion was absorbed and eliminated in urine, and small quantities were incorporated into newly synthesized glycoproteins. Neu5Gc has never been reported in plants or microbes to our knowledge. We found that Neu5Gc is rare in poultry and fish, common in milk products, and enriched in red meats. Furthermore, normal humans have variable amounts of circulating IgA, IgM, and IgG antibodies against Neu5Gc, with the highest levels comparable to those of the previously known anti-alpha-galactose xenoreactive antibodies. This finding represents an instance wherein humans absorb and metabolically incorporate a nonhuman dietary component enriched in foods of mammalian origin, even while generating xenoreactive, and potentially autoreactive, antibodies against the same molecule. Potential implications for human diseases are briefly discussed.
0
Citation569
0
Save
0

A mutation in human CMP-sialic acid hydroxylase occurred after theHomo-Pandivergence

Hsun-Hua Chou et al.Sep 29, 1998
Sialic acids are important cell-surface molecules of animals in the deuterostome lineage. Although humans do not express easily detectable amounts of N-glycolylneuraminic acid (Neu5Gc, a hydroxylated form of the common sialic acid N-acetylneuraminic acid, Neu5Ac), it is a major component in great ape tissues, except in the brain. This difference correlates with lack of the hydroxylase activity that converts CMP-Neu5Ac to CMP-Neu5Gc. Here we report cloning of human and chimpanzee hydroxylase cDNAs. Although this chimpanzee cDNA is similar to the murine homologue, the human cDNA contains a 92-bp deletion resulting in a frameshift mutation. The isolated human gene also shows evidence for this deletion. Genomic PCR analysis indicates that this deletion does not occur in any of the African great apes. The gene is localized to 6p22-p23 in both humans and great apes, which does not correspond to known chromosomal rearrangements that occurred during hominoid evolution. Thus, the lineage leading to modern humans suffered a mutation sometime after the common ancestor with the chimpanzee and bonobo, potentially affecting recognition by a variety of endogenous and exogenous sialic acid-binding lectins. Also, the expression of Neu5Gc previously reported in human fetuses and tumors as well as the traces detected in some normal adult humans must be mediated by an alternate pathway.
0
Citation550
0
Save
0

Identification of a specific glycoprotein ligand for P-selectin (CD62) on myeloid cells.

Kevin Moore et al.Jul 15, 1992
P-selectin (CD62, GMP-140, PADGEM), a Ca(2+)-dependent lectin on activated platelets and endothelium, functions as a receptor for myeloid cells by interacting with sialylated, fucosylated lactosaminoglycans. P-selectin binds to a limited number of protease-sensitive sites on myeloid cells, but the protein(s) that carry the glycans recognized by P-selectin are unknown. Blotting of neutrophil or HL-60 cell membrane extracts with [125I]P-selectin and affinity chromatography of [3H]glucosamine-labeled HL-60 cell extracts were used to identify P-selectin ligands. A major ligand was identified with an approximately 250,000 M(r) under nonreducing conditions and approximately 120,000 under reducing conditions. Binding of P-selectin to the ligand was Ca2+ dependent and was blocked by mAbs to P-selectin. Brief sialidase digestion of the ligand increased its apparent molecular weight; however, prolonged digestion abolished binding of P-selectin. Peptide:N-glycosidase F treatment reduced the apparent molecular weight of the ligand by approximately 3,000 but did not affect P-selectin binding. Western blot and immunodepletion experiments indicated that the ligand was not lamp-1, lamp-2, or L-selectin, which carry sialyl Le(x), nor was it leukosialin, a heavily sialylated glycoprotein of similar molecular weight. The preferential interaction of the ligand with P-selectin suggests that it may play a role in adhesion of myeloid cells to activated platelets and endothelial cells.
0

Mechanism of Uptake and Incorporation of the Non-human Sialic Acid N-Glycolylneuraminic Acid into Human Cells*

Muriel Bardor et al.Nov 23, 2004
N-Glycolylneuraminic acid (Neu5Gc) is a widely expressed sialic acid in mammalian cells. Although humans are genetically deficient in producing Neu5Gc, small amounts are present in human cells in vivo. A dietary origin was suggested by human volunteer studies and by observing that free Neu5Gc is metabolically incorporated into cultured human carcinoma cells by unknown mechanisms. We now show that free Neu5Gc uptake also occurs in other human and mammalian cells. Inhibitors of certain non-clathrin-mediated endocytic pathways reduce Neu5Gc accumulation. Studies with human mutant cells show that the lysosomal sialic acid transporter is required for metabolic incorporation of free Neu5Gc. Incorporation of glycosidically bound Neu5Gc from exogenous glycoconjugates (relevant to human gut epithelial exposure to dietary Neu5Gc) requires the transporter as well as the lysosomal sialidase, which presumably acts to release free Neu5Gc. Thus, exogenous Neu5Gc reaches lysosomes via pinocytic/endocytic pathways and is exported in free form into the cytosol, becoming available for activation and transfer to glycoconjugates. In contrast, N-glycolylmannosamine (ManNGc) apparently traverses the plasma membrane by passive diffusion and becomes available for conversion to Neu5Gc in the cytosol. This mechanism can also explain the metabolic incorporation of chemically synthesized unnatural sialic acids, as reported by others. Finally, to our knowledge, this is the first example of delivery to the cytosol of an extracellular small molecule that cannot cross the plasma membrane, utilizing fluid pinocytosis and a specific lysosomal transporter. The approach could, thus, potentially be generalized to any small molecule that has a specific lysosomal transporter but not a plasma membrane transporter.
0

Implications of the presence of N-glycolylneuraminic acid in recombinant therapeutic glycoproteins

Darius Ghaderi et al.Jul 25, 2010
Recombinant glycoproteins produced in animal cell lines often bear the nonhuman sialic acid N-glycolylneuraminic acid (Neu5Gc). Ghaderi et al. show that two monoclonal antibodies in clinical use differ with respect to addition of Neu5Gc and propose that drug developers should consider the consequences of the Neu5Gc modification. Recombinant glycoprotein therapeutics produced in nonhuman mammalian cell lines and/or with animal serum are often modified with the nonhuman sialic acid N-glycolylneuraminic acid (Neu5Gc; refs. 1,2). This documented contamination has generally been ignored in drug development because healthy individuals were not thought to react to Neu5Gc (ref. 2). However, recent findings indicate that all humans have Neu5Gc-specific antibodies, sometimes at high levels3,4. Working with two monoclonal antibodies in clinical use, we demonstrate the presence of covalently bound Neu5Gc in cetuximab (Erbitux) but not panitumumab (Vectibix). Anti-Neu5Gc antibodies from healthy humans interact with cetuximab in a Neu5Gc-specific manner and generate immune complexes in vitro. Mice with a human-like defect in Neu5Gc synthesis generate antibodies to Neu5Gc after injection with cetuximab, and circulating anti-Neu5Gc antibodies can promote drug clearance. Finally, we show that the Neu5Gc content of cultured human and nonhuman cell lines and their secreted glycoproteins can be reduced by adding a human sialic acid to the culture medium. Our findings may be relevant to improving the half-life, efficacy and immunogenicity of glycoprotein therapeutics.
1

Evolution of Human-specific Alleles Protecting Cognitive Function of Grandmothers

Sudeshna Saha et al.Nov 26, 2021
Summary Late-onset Alzheimer’s Disease (LOAD) pathology is rare in our closest living evolutionary relatives (chimpanzees), which also express much lower microglial levels of CD33(Siglec-3)–a myelomonocytic receptor inhibiting innate immune reactivity by extracellular V-set domain recognition of sialic acid(Sia)-containing “self-associated molecular patterns” (SAMPs). We earlier showed that V-set domain-deficient CD33 -variant allele, protective against LOAD, is derived and specific to hominin-lineage. We now report that CD33 also harbors multiple hominin-specific V-set domain mutations and explore selection forces that may have favored such genomic changes. N -glycolylneuraminic acid (Neu5Gc), the preferred Sia-ligand of ancestral CD33 is absent in humans, due to hominin-specific, fixed loss-of-function mutation in CMAH, which generates CMP-Neu5Gc from its precursor, CMP- N -acetylneuraminic acid (Neu5Ac). Extensive mutational analysis and MD-simulations indicate that fixed change in amino acid 21 of hominin V-set domain and conformational changes related to His45 corrected for Neu5Gc-loss by switching to Neu5Ac-recognition. Considering immune-evasive “molecular mimicry” of SAMPs by pathogens, we found that human-specific pathogens Neisseria gonorrhoeae and Group B Streptococcus (affecting fertility and fetuses/neonates respectively) selectively bind huCD33 and this binding is significantly impacted by amino acid 21 modification. Alongside LOAD-protective CD33 alleles, humans harbor additional, derived, population-universal, cognition-protective variants absent in “great ape” genomes. Interestingly, 11 of 13 SNPs in these human genes (including CD33 ), that protect the cognitive health of elderly populations, are not shared by genomes of archaic hominins: Neanderthals and Denisovans. Finally, we present a plausible evolutionary scenario to compile, correlate and comprehend existing knowledge about huCD33 evolution and suggest that grandmothering emerged in humans.
1

Simple and practical sialoglycan encoding system reveals vast diversity in nature and identifies a universal sialoglycan-recognizing probe derived from AB5 toxin B subunits

Aniruddha Sasmal et al.May 29, 2021
Abstract Vertebrate sialic acids (Sias) display much diversity in modifications, linkages and underlying glycans. Slide microarrays allow high-throughput explorations of sialoglycan-protein interactions. A microarray presenting ∼150 structurally-defined sialyltrisaccharides with various Sias linkages and modifications still poses challenges in planning, data sorting, visualization and analysis. To address these issues, we devised a simple 9-digit code for sialyltrisaccharides with terminal Sias and underlying two monosaccharides assigned from the non-reducing end, with three digits assigning a monosaccharide, its modifications, and linkage. Calculations based on the encoding system reveals >113,000 likely linear sialyltrisaccharides in nature. Notably a biantennary N -glycan with two terminal sialyltrisaccharides could thus have >10 10 potential combinations and a triantennary N -glycan with three terminal sequences, >10 15 potential combinations. While all possibilities likely do not exist in nature, sialoglycans encode enormous diversity. While glycomic approaches are used to probe such diverse sialomes, naturally-occurring bacterial AB 5 toxin B subunits are simpler tools to track the dynamic sialome in biological systems. Sialoglycan microarray was utilized to compare sialoglycan-recognizing bacterial toxin B subunits. Unlike the poor correlation between B subunits and species phylogeny, there is stronger correlation with Sia-epitope preferences. Further supporting this pattern, we report a B subunit (YenB) from Yersinia enterocolitica (broad host range) recognizing almost all sialoglycans in the microarray, including 4- O -acetylated-Sias not recognized by a Y. pestis orthologue (YpeB). Differential Sia-binding patterns were also observed with phylogenetically-related B subunits from Escherichia coli (SubB), Salmonella Typhi (PltB), S . Typhimurium (ArtB), extra-intestinal E . coli ( Ec PltB), Vibrio cholera (CtxB), and cholera family homologue of E. coli (EcxB).