Gangliozidų struktūra, funkcijos, sintezė ir panaudojimas

The gangliozidai jie yra membraniniai sfingolipidai, priklausantys rūgštinių glikosfingolipidų klasei. Jie yra gausiausi glikolipidai ir yra susiję su daugelio membraninių savybių reguliavimu ir su jais susijusiais proteinais. Jie yra ypač gausūs nervų audiniuose.

Joms būdingas cukraus likučių kiekis su karboksilo grupėmis (sialinės rūgštys) ir kartu su sulfatidais, kuriuose yra sulfato grupės. O--gliukozės arba galaktozės likučių. Jie yra vienas iš dviejų rūgštinių glikosfingolipidų šeimų eukariotuose.

Terminas „gangliozidas“ 1939 m. Buvo sukurtas Vokietijos biochemikas Ernst Klenk, kai jis paminėjo junginių, išgautų iš Niemann-Pick ligos paciento smegenų, mišinį. Tačiau pirmoji gangliozido struktūra buvo išaiškinta 1963 m.

Jie dalijasi su kitais sfingolipidais hidrofobiniu ceramidu, kuris susideda iš sfingozino molekulės, susietos su amido jungtimi su riebalų rūgštimi, turinčia nuo 16 iki 20 anglies atomų, su dviguba jungtimi. trans tarp 4 ir 5 pozicijų anglies.

Indeksas

• 1 Struktūra
  • 1.1 Poliarinės grupės charakteristikos
• 2 Funkcijos
  • 2.1 nervų sistemoje
  • 2.2 Ląstelių signalizavimas
  • 2.3 Struktūroje
• 3 Santrauka
  • 3.1 Reglamentas
• 4 Programos
• 5 Nuorodos

Struktūra

Gangliozidams būdinga tai, kad jų poliarinėje galvos grupėje yra oligosacharidų grandinės, kurių sudėtyje yra sialo rūgšties molekulių, sujungtų β-glikozidinėmis jungtimis su keramido hidrofobiniu skeletu..

Jie yra labai įvairios molekulės, turint omenyje daugybę galimų oligosacharidų grandinių derinių, įvairių sialo rūgšties tipų ir apolinių uodegų, prijungtų prie ceramido skeleto, tiek sfingozino, tiek ir riebalų rūgščių, susietų su amidinėmis jungtimis su minėtu skeletu..

Nervų audiniuose labiausiai paplitusios gangliozidų riebalų rūgščių grandinės yra palmitinas ir stearino rūgštis.

Poliarinės grupės charakteristikos

Šių sfingolipidų polinis galvos regionas suteikia jiems stiprų hidrofilinį pobūdį. Ši polinė grupė yra labai didelė, palyginti su fosfolipidais, pavyzdžiui, fosfatidilcholinu.

Tokio intensyvumo priežastis yra susijusi su oligosacharidų grandinių dydžiu, taip pat su vandens molekulių, susijusių su šiais angliavandeniais, kiekiu..

Sialinės rūgštys yra 5-amino-3,5-dideoksi-D rūgšties dariniai-glicero-D-galakto-ne-2-ulopiranozinė arba neuramininė rūgštis. Ganglioziduose yra trys sialinių rūgščių rūšys:-N-acetilas, 5-N-acetil-9-O-acetilas ir 5-N-glikolilo darinys, kuris yra labiausiai paplitęs sveikiems žmonėms.

Paprastai žinduoliai (įskaitant primatus) gali sintezuoti rūgštį-N-glikolil-neuramininis, bet žmonės turi gauti jį iš maisto šaltinių.

Šių lipidų klasifikacija gali būti pagrįsta tiek sialo rūgščių likučių skaičiumi (nuo 1 iki 5), tiek tos pačios pozicijos glikosfingolipido molekulėje..

Dažniausia oligosacharido seka yra tetrasacharidas Galβ1-3GalNAcβ1-4Galβ1-4Glcβ, tačiau taip pat gali būti mažiau likučių.

Funkcijos

Tiksli biologinė gangliozidų įtaka nebuvo visiškai išaiškinta, tačiau, atrodo, jie yra susiję su ląstelių diferencijavimu ir morfogeneze, kai kurių virusų ir bakterijų surišimu ir specifinių ląstelių adhezijos procesais kaip baltymų ligandais. selektyvai.

Nervų sistemoje

Glikosfingolipidai su sialo rūgštimi yra ypač svarbūs nervų sistemai, ypač smegenų pilkosios medžiagos ląstelėse. Tai susiję su tuo, kad glikokonjugatai apskritai pripažįstami kaip veiksmingos ląstelių informavimo ir saugojimo priemonės..

Daugiausia jie yra plazmos membranos išoriniame viename sluoksnyje, todėl jie labai dalyvauja glikokalipse, kartu su glikoproteinais ir proteoglikanais..

Ši glikokalizė arba ekstraląstelinė matrica yra būtina ląstelių judėjimui ir signalizacijos takų, susijusių su augimu, proliferacija ir genų ekspresija, aktyvavimui.

Ląstelių signalizacija

Kaip ir su kitais sfingolipidais, šalutiniai gangliozidų skaidymo produktai taip pat turi svarbių funkcijų, ypač signalizacijos procesuose ir elementų, skirtų naujų lipidų molekulių susidarymui, perdirbimui..

Dvigubo sluoksnio gangliozidai didele dalimi atsiranda lipidiniuose plaustuose, kuriuose yra daug sfingolipidų, kur yra „gliukozės signalų domenai“, kurie taip pat tarpininkauja tarpusavio sąveikai ir transmembraniniam signalizavimui stabilizavimu ir susiejimu su integruotais proteinais. Šie lipidiniai plaustai yra svarbios imuninės sistemos funkcijos.

Struktūroje

Jie skatina svarbių membraninių baltymų konformaciją ir teisingą sulankstymą, kaip ir gangliozido GM1 atveju, palaikant α-synuclein baltymo spiralinę struktūrą, kurios aberrantinė forma yra susijusi su Parkinsono liga. Jie taip pat buvo susiję su Huntingtono ligos, Tay-Sachs ir Alzheimerio ligos patologijomis.

Sintezė

Glikosfingolipidų biosintezė didžiąja dalimi priklauso nuo ląstelių transportavimo per vezikulų srautą iš endoplazminio tinklelio (ER) per Golgi aparatą ir baigiant plazmos membrana..

Biosintetinis procesas prasideda nuo keramido skeleto susidarymo ER citoplazminėje pusėje. Glikosfingolipidų susidarymas vyksta vėliau Golgi aparate.

Glikozidazės fermentai, atsakingi už šį procesą (gliukoziltransferazė ir galaktoziltransferazė), randami Golgi komplekso citozolinėje pusėje..

Sialo rūgšties liekanų pridėjimą prie augančios oligosacharido grandinės katalizuoja kelios glikoziltransferazės, kurios yra susietos su membrana, bet kurios yra ribotos Golgi membranos pusėje..

Įvairios įrodymų eilutės rodo, kad paprasčiausių gangliozidų sintezė vyksta ankstyvame Golgi membranos sistemos regione, tuo tarpu sudėtingesni atsiranda „vėlyvesniuose“ regionuose..

Reglamentą

Sintezę pirmiausia reguliuoja glikoziltransferazių ekspresija, bet gali būti įtraukti ir epigenetiniai reiškiniai, pvz., Dalyvaujančių fermentų fosforilinimas ir kt..

Programos

Kai kurie mokslininkai sutelkė dėmesį į tam tikro gangliozido, GM1, naudingumą. Toksiino sintezė V. cholera choleriniuose pacientuose jis turi subvienetą, atsakingą už specifinį šio gangliozido atpažinimą, kuris pateikiamas žarnyno gleivinių ląstelių paviršiuje..

Taigi GM1 buvo naudojamas šio patologijos žymenims, kurie turi būti įtraukti į choleros diagnostikai naudojamų liposomų sintezę, atpažinti..

Kitos programos apima specifinių gangliozidų sintezę ir jų prisijungimą prie stabilių atramų diagnostikos tikslais arba junginių, kuriems jie turi afinitetą, valymui ir izoliavimui. Taip pat buvo nustatyta, kad jie gali būti kai kurių vėžio tipų žymenys.

Nuorodos

1. Groux-Degroote, S., Guérardel, Y., Julien, S., ir Deannoy, P. (2015). Gangliozidai krūties vėžiu: naujos perspektyvos. Biochemija (Maskva), 80(7), 808-819.
2. Ho, J. A., Wu, L., Huang, M., Lin, Y., Baeumner, A.J., Durst, R.A., & York, N. (2007). Gangliozidų jautrintų liposomų panaudojimas imunanalizės sistemoje, skirtoje srauto įpurškimui choleros toksino nustatymui. Anal Chem., 79(1), 10795-10799.
3. Kanfer, J., & Hakomori, S. (1983). Sphingolipido biochemija. (D. Hanahan, red.), Lipidų tyrimų vadovas 3 (1 red.). Plenum Press.
4. Lodish H., Berk A., "Kaiser, Apeliacinis teismas, Krieger, M. Bretscher A., ​​Ploegh H. Martin K. (2003). Molekulinės ląstelės biologija (5-asis red.). Freeman, W. H. & Company.
5. O'Brien, J. (1981). Gangliozidų saugojimo ligos: atnaujinta apžvalga. Ital. J. Neurol. Sci., 3, 219-226.
6. Sonnino, S. (2018). Gangliozidai. S. Sonnino ir A. Prinetti (red.), Molekulinės biologijos metodai 1804. „Humana Press“.
7. Tayot, J.-L.. 244,312. Jungtinės Valstijos.
8. van Echten, G., ir Sandhoff, K. (1993). Gangliozido metabolizmas. Biologinės chemijos leidinys, 268(8), 5341-5344.