Struktura, funkcije, sinteza i primjena gangliozida



gangtiozidom oni su membranski sfingolipidi koji pripadaju klasi kiselih glikosfingolipida. Oni su najzastupljeniji glikolipidi i uključeni su u regulaciju mnogih svojstava membrane, kao i proteina povezanih s tim. Posebno su bogati živčanim tkivom.

Karakterizira ih prisutnost šećernih ostataka s karboksilnim skupinama (sijalinim kiselinama) i zajedno sa sulfatidima, koji sadrže sulfatnu skupinu. O--vezan u ostatak glukoze ili galaktoze. Oni predstavljaju jednu od dviju obitelji kiselih glikosfingolipida kod eukariota.

Izraz gangliozid skovao je 1939. njemački biokemičar Ernst Klenk, kada se odnosio na mješavinu spojeva izvađenih iz mozga bolesnika s Niemann-Pickovom bolešću. Međutim, prva struktura gangliozida je razjašnjena 1963.

Oni dijele s drugim sfingolipidima hidrofobni kostur ceramida, koji se sastoji od molekule sfingozina povezanog amidnom vezom s masnom kiselinom između 16 i 20 atoma ugljika, s dvostrukom vezom u trans između ugljika na pozicijama 4 i 5.

indeks

  • 1 Struktura
    • 1.1 Značajke polarne skupine
  • 2 Funkcije
    • 2.1 U živčanom sustavu
    • 2.2 U staničnoj signalizaciji
    • 2.3 U strukturi
  • 3 Sažetak
    • 3.1 Uredba
  • 4 Aplikacije
  • 5 Reference

struktura

Gangliozide karakterizira prisutnost u njihovoj polarnoj glavi skupine oligosaharidnih lanaca u čijem sastavu su molekule sijalne kiseline povezane s β-glikozidnim vezama na hidrofobni kostur ceramida.

To su ekstremno različite molekule s obzirom na višestruke moguće kombinacije između lanaca oligosaharida, različitih tipova sijalne kiseline i apolarnih repova vezanih na kostur ceramida, i sfingosina i masnih kiselina povezanih amidnim vezama na navedeni kostur.

U živčanom tkivu, najčešći lanci masnih kiselina među gangliozidima su palmitinske i stearinske kiseline..

Značajke polarne skupine

Područje polarne glave ovih sfingolipida daje im snažan hidrofilni karakter. Ova polarna skupina je vrlo krupna u usporedbi s fosfolipidima kao što je npr. Fosfatidilkolin.

Razlog ove voluminoznosti odnosi se na veličinu oligosaharidnih lanaca, kao i na količinu molekula vode povezane s tim ugljikohidratima.

Sialične kiseline su derivati ​​5-amino-3,5-dideoksi-D kiseline-icero-D-galakto-ne-2-ulopiranosoa ili neuraminske kiseline. Postoje tri vrste sijalnih kiselina poznatih u gangliozidima:-N-acetil, 5-N-acetil-9-O-acetil i 5-N-glikolil-derivat, koji je najčešći kod zdravih ljudi.

Općenito, sisavci (uključujući primate) mogu sintetizirati kiselinu-N-glikolil-neuraminic, ali ga ljudi moraju dobiti iz izvora hrane.

Klasifikacija ovih lipida može se temeljiti na broju ostataka sialične kiseline (od 1-5), kao i na položaju istih u molekuli glikozfingolipida..

Najčešća oligosaharidna sekvenca je tetrasaharid Galβ1-3GalNAcβ1-4Galβ1-4Glcβ, ali može se naći i manje ostataka..

funkcije

Točne biološke implikacije gangliozida nisu u potpunosti razjašnjene, međutim, čini se da su uključene u diferencijaciju stanica i morfogenezu, u vezivanje nekih virusa i bakterija, te u procesne adhezije specifične za tip kao ligandi za proteine. selektina.

U živčanom sustavu

Glikosfingolipidi sa sijaličnom kiselinom od posebne su važnosti u živčanom sustavu, osobito u stanicama sive tvari u mozgu. To je povezano s činjenicom da su glikokonjugati općenito priznati kao učinkovita sredstva za informiranje i pohranjivanje stanica..

Nalaze se pretežno u vanjskom monosloju plazmatske membrane, tako da imaju značajno sudjelovanje u glikokaliksu, zajedno s glikoproteinima i proteoglikanima.

Ovaj glikokaliks ili ekstracelularni matriks je neophodan za kretanje stanica i aktivaciju signalnih putova uključenih u rast, proliferaciju i ekspresiju gena.

U staničnoj signalizaciji

Kao i ono što se događa s drugim sfingolipidima, nusprodukti razgradnje gangliozida također imaju važne funkcije, osobito u procesima signalizacije i recikliranju elemenata za stvaranje novih molekula lipida..

Unutar dvosloja, gangliozidi se u velikoj mjeri pojavljuju u lipidnim splavovima bogatim sfingolipidima, gdje su uspostavljene "gliko signalne domene", koje također posreduju međustanične interakcije i transmembransku signalizaciju stabilizacijom i asocijacijom s integralnim proteinima. Ovi lipidni splavi služe važnim funkcijama u imunološkom sustavu.

U strukturi

Oni promiču konformaciju i ispravno preklapanje važnih membranskih proteina, kao što je slučaj s gangliozidom GM1 u održavanju spiralne strukture proteina α-sinukleina, čiji je aberantni oblik povezan s Parkinsonovom bolesti. Oni su također povezani s patologijama Huntingtonove bolesti, Tay-Sachsa i Alzheimerove bolesti.

sinteza

Biosinteza glikosfingolipida u velikoj mjeri ovisi o unutarstaničnom transportu kroz protok vezikula iz endoplazmatskog retikuluma (ER), kroz Golgijev aparat i završava na plazmatskoj membrani..

Biosintetski proces započinje formiranjem ceramidnog kostura na citoplazmatskoj strani ER. Nastanak glikofosfolipida javlja se kasnije u Golgijevom aparatu.

Enzimi glikozidaza odgovorni za ovaj proces (glukozil transferaza i galaktoziltransferaza) nalaze se na citosolnoj strani Golgijevog kompleksa..

Dodavanje ostataka sialične kiseline u rastući lanac oligosaharida katalizira se s nekoliko glikoziltransferaza vezanih na membranu, ali koje su ograničene na luminalnu stranu Golgijeve membrane.

Različiti dokazi upućuju na to da se sinteza najjednostavnijih gangliozida javlja u ranom području Golgijeva membranskog sustava, dok se složenije pojavljuju u "kasnijim" regijama..

regulacija

Sinteza je u prvom redu regulirana ekspresijom glikoziltransferaza, ali također mogu biti uključeni epigenetski događaji, kao što su fosforilacija uključenih enzima i drugi..

aplikacije

Neki su istraživači usredotočili svoju pozornost na korisnost određenog gangliozida, GM1. Toksin sintetiziran V. kolera kod bolesnika s kolerikom postoji podjedinica odgovorna za specifično prepoznavanje tog gangliozida, koji se nalazi na površini sluznice crijeva..

Prema tome, GM1 je korišten za prepoznavanje markera ove patologije koji će biti uključeni u sintezu liposoma koji se koriste za dijagnozu kolere.

Druge primjene uključuju sintezu specifičnih gangliozida i njihovo vezanje za stabilne potpore u dijagnostičke svrhe ili za pročišćavanje i izolaciju spojeva za koje imaju afinitet. Također je utvrđeno da mogu poslužiti kao markeri za neke vrste raka.

reference

  1. Groux-Degroote, S., Guérardel, Y., Julien, S., & Deannoy, P. (2015). Gangliozidi u raku dojke: nove perspektive. Biokemija (Moskva), 80(7), 808-819.
  2. Ho, J.A., Wu, L., Huang, M., Lin, Y., Baeumner, A.J., Durst, R.A., & York, N. (2007). Primjena liposoma osjetljivih na gangliozidu u imunoanalitičkom sustavu za injektiranje protoka za određivanje toksina kolere. Analni. Chem., 79(1), 10795-10799.
  3. Kanfer, J., & Hakomori, S. (1983). Sfingolipidna biokemija. (D. Hanahan, ur.), Priručnik za istraživanje lipida 3 (1. izd.). Plenum Press.
  4. Lodish, H., Berk, A., Kaiser, C.A., Krieger, M., Bretscher, A., Ploegh, H., Martin, K. (2003). Molekularna stanična biologija (5. izd.). Freeman, W. H. & Company.
  5. O'Brien, J. (1981). Ganglioside bolest skladištenja: ažurirani pregled. Ital. J. Neurol. sci., 3, 219-226.
  6. Sonnino, S. (2018). Gangliozida. U S. Sonnino i A. Prinetti (ur.), Metode u molekularnoj biologiji 1804. Humana Press.
  7. Tayot, J.-L. (1983). 244,312. SAD.
  8. van Echten, G., & Sandhoff, K. (1993). Metabolizam gangliozida. Časopis za biološku kemiju, 268(8), 5341-5344.