Gangliozīdu struktūra, funkcijas, sintēze un pielietojumi



The gangliozīdi tie ir membrānas sfingolipīdi, kas pieder pie skābās glikosfingolipīdu grupas. Tie ir visbiežāk sastopamie glikolipīdi un ir iesaistīti daudzu membrānu īpašību, kā arī ar tiem saistīto proteīnu regulēšanā. Tie ir īpaši bagāti nervu audos.

Tos raksturo cukura atlieku klātbūtne ar karboksilgrupām (sialskābes) un kopā ar sulfatīdiem, kas satur sulfāta grupu. O--glikozes vai galaktozes atlikumā. Tās ir viena no divām skābās glikosfingolipīdu grupām eukariotos.

Terminu gangliozīds 1939. gadā radīja vācu bioķīmiķis Ernsts Klenks, atsaucoties uz savienojumu maisījumu, kas iegūts no pacienta smadzenēm ar Niemann-Pick slimību. Tomēr pirmā gangliozīda struktūra tika noskaidrota 1963. gadā.

Viņi dalās ar citiem sfingolipīdiem keramīda hidrofobam skeletam, kas sastāv no sfingozīna molekulas, kas savienota ar amīda saiti ar taukskābju starp 16 un 20 oglekļa atomiem. trans starp 4. un 5. pozīcijas oglēm.

Indekss

  • 1 Struktūra
    • 1.1 Polāro grupu raksturojums
  • 2 Funkcijas
    • 2.1 nervu sistēmā
    • 2.2 Šūnu signalizācijā
    • 2.3. Struktūrā
  • 3 Kopsavilkums
    • 3.1. Regula
  • 4 Pieteikumi
  • 5 Atsauces

Struktūra

Gangliozīdus raksturo to polāro galvas grupu klātbūtne oligosaharīdu ķēdēs, kuru sastāvā ir sialskābes molekulas, kas saistītas ar β-glikozīdu saitēm ar keramīda hidrofobo skeletu..

Tās ir ļoti daudzveidīgas molekulas, ņemot vērā vairākas iespējamās oligosaharīdu ķēžu kombinācijas, dažāda veida sialskābes un apolāru astes, kas piesaistītas ceramīda skeletam, gan no sfingozīna, gan no taukskābēm, kas saistītas ar amīda saitēm ar minēto skeletu..

Nervu audos visbiežāk sastopamās gangliozīdu taukskābju ķēdes pārstāv palmitīns un stearīnskābe.

Polāro grupu raksturojums

Šo sfingolipīdu polārais galvas apgabals dod tiem spēcīgu hidrofilu raksturu. Šī polārā grupa ir ļoti apjomīga, salīdzinot ar fosfolipīdiem, piemēram, fosfatidilholīnu.

Šā tilpuma iemesls ir saistīts ar oligosaharīdu ķēžu lielumu, kā arī ar šo ogļhidrātu saistīto ūdens molekulu daudzumu..

Sialskābes ir 5-amino-3,5-dideoksi-D skābes atvasinājumi-glicero-D-galakto-ne-2-ulopiranozoiku vai neiramīnskābi. Gangliozīdos ir trīs veidu sialskābes:-N-acetils, 5-N-acetil-9-O-acetils un 5-N-glikolila atvasinājums, kas ir visizplatītākais veseliem cilvēkiem.

Kopumā zīdītāji (ieskaitot primātus) spēj sintezēt skābi-N-glikolil-neiramīns, bet cilvēkiem tas jāiegūst no pārtikas avotiem.

Šo lipīdu klasifikācija var balstīties gan uz sialskābes atlikumu skaitu (no 1 līdz 5), gan uz tās stāvokli glikosfingolipīda molekulā..

Visbiežāk sastopamā oligosaharīda sekvence ir tetrasaharīds Galβ1-3GalNAcβ1-4Galβ1-4Glcβ, bet var atrast arī mazāk atlikumu.

Funkcijas

Precīzas gangliozīdu bioloģiskās sekas nav pilnībā noskaidrotas, tomēr tās, šķiet, ir iesaistītas šūnu diferencēšanā un morfogēnēšanā, dažu vīrusu un baktēriju saistīšanā un tipa specifiskās šūnu adhēzijas procesos kā proteīnu ligandiem. selēni.

Nervu sistēmā

Glikosfingolipīdi ar sialskābi ir īpaši svarīgi nervu sistēmā, jo īpaši smadzeņu pelēkās šūnās. Tas ir saistīts ar faktu, ka glikokonjugāti kopumā tiek atzīti par efektīviem informācijas un uzglabāšanas transportlīdzekļiem..

Tie atrodas galvenokārt plazmas membrānas ārējā monolītā, tāpēc tiem ir svarīga loma glikokalīcijā, kopā ar glikoproteīniem un proteoglikāniem..

Šī glycalyx vai ekstracelulārā matrica ir būtiska šūnu kustībai un signalizācijas ceļu aktivizēšanai, kas saistīti ar augšanu, proliferāciju un gēnu ekspresiju..

Šūnu signalizācijā

Tāpat kā tas, kas notiek ar citiem sfingolipīdiem, arī gangliozīdu noārdīšanās blakusproduktiem ir svarīgas funkcijas, jo īpaši signalizācijas procesos un elementu pārstrādē jaunu lipīdu molekulu veidošanai..

Divslāņa ietvaros gangliozīdi lielā mērā sastopami lipīdu plostos, kas bagāti ar sfingolipīdiem, kur ir izveidoti "glikozes signālu domēni", kas arī veicina starpšūnu mijiedarbību un transmembrānu signalizāciju, stabilizējot un apvienojoties ar integrētiem proteīniem. Šie lipīdu plosti kalpo svarīgām funkcijām imūnsistēmā.

Struktūrā

Tie veicina svarīgu membrānu olbaltumvielu konformāciju un pareizu locīšanu, kā tas ir gangliozīda GM1 gadījumā, saglabājot α-synuclein proteīna spirālveida struktūru, kuras novirze ir saistīta ar Parkinsona slimību. Tās ir saistītas arī ar Huntingtona slimības, Tay-Sachs un Alcheimera slimībām.

Sintēze

Glikosfingolipīdu biosintēze lielā mērā ir atkarīga no intracelulārās transportēšanas caur vezikulu plūsmu no endoplazmatiskā retikulāta (ER) caur Golgi aparātu un beidzot ar plazmas membrānu..

Biosintētiskais process sākas ar keramīda skeleta veidošanos ER citoplazmatiskajā pusē. Glikosfingolipīdu veidošanās notiek vēlāk Golgi aparātā.

Glikozidāzes fermenti, kas ir atbildīgi par šo procesu (glikoziltransferāze un galaktoziltransferāze), atrodami Golgi kompleksa citozoliskajā pusē..

Sialskābes atlikumu pievienošanu augošajai oligosaharīda ķēdei katalizē daži glikoziltransferāzes, kas piesaistītas membrānai, bet kuras ir ierobežotas ar Golgi membrānas gaismu..

Dažādi pierādījumi liecina, ka visvienkāršāko gangliozīdu sintēze notiek Golgi membrānas sistēmas agrīnā reģionā, bet sarežģītākās ir "vēlākajos" reģionos..

Regulu

Sintēzi vispirms regulē glikoziltransferāžu ekspresija, bet var būt iesaistīti arī epigenetiskie notikumi, piemēram, iesaistīto fermentu fosforilācija un citi..

Programmas

Daži pētnieki ir pievērsuši uzmanību konkrēta gangliozīda, GM1, lietderībai. Toksīns, ko sintezē V. holēra choleric pacientiem ir subvienība, kas ir atbildīga par šīs gangliozīda īpašo atpazīšanu, kas parādās zarnu gļotādu virsmā..

Tādējādi GM1 tika izmantots šīs patoloģijas marķieru atpazīšanai, kas jāiekļauj liposomu sintēzē, ko izmanto holēras diagnostikai..

Citi pielietojumi ietver specifisku gangliozīdu sintēzi un to saistīšanos ar stabiliem balstiem diagnostikas nolūkos vai savienojumu attīrīšanai un izolēšanai, kuriem tiem ir afinitāte. Ir arī konstatēts, ka tie var kalpot kā marķieri dažu vēža veidu ārstēšanai.

Atsauces

  1. Groux-Degroote, S., Guérardel, Y., Julien, S., un Deannoy, P. (2015). Gangliozīdi krūts vēža gadījumā: jaunas perspektīvas. Biochemistry (Maskava), 80(7), 808-819.
  2. Ho, J. A., Wu, L., Huang, M., Lin, Y., Baeumner, A.J., Durst, R.A., & York, N. (2007). Gangliozīdu jutīgu liposomu pielietošana imūnanalītiskā plūsmas ievadīšanas sistēmā holēras toksīna noteikšanai. Anal Chem., 79(1), 10795-10799.
  3. Kanfer, J., & Hakomori, S. (1983). Spingolipīda bioķīmija. (D. Hanahan, Ed.), Lipīdu pētījumu rokasgrāmata 3 (1. izdevums). Plenum Press.
  4. Lodish, H., Berk, A., Kaiser, C. A., Krieger, M., Bretscher, A., Ploegh, H., Martin, K. (2003). Molekulāro šūnu bioloģija (5. izdevums). Freeman, W. H. & Company.
  5. O'Brien, J. (1981). Gangliozīdu uzglabāšanas slimības: atjaunināts pārskats. Ital. J. Neurol. Sci., 3, 219-226.
  6. Sonnino, S. (2018). Gangliozīdi. S. Sonnino & A. Prinetti (red.), Metodes molekulārajā bioloģijā 1804. Humana Press.
  7. Tayot, J.-L.. 244,312. Amerikas Savienotās Valstis.
  8. van Echten, G., un Sandhoff, K. (1993). Gangliozīda metabolisms. Bioloģiskās ķīmijas žurnāls, 268(8), 5341-5344.