Структура, функции, синтез и приложения на ганглиозиди

на ганглиозид те са мембранни сфинголипиди, принадлежащи към класа на киселите гликосфинголипиди. Те са най-разпространените гликолипиди и участват в регулирането на много мембранни свойства, както и на протеини, свързани с тях. Особено изобилстват в нервните тъкани.

Те се характеризират с наличието на захарни остатъци с карбоксилни групи (сиалови киселини) и заедно със сулфатиди, които съдържат сулфатна група. О--свързан в глюкозен или галактозен остатък. Те представляват една от двете семейства на кисели гликосфинголипиди в еукариотите.

Терминът ганглиозид е въведен през 1939 г. от немския биохимик Ернст Кленк, когато се отнася до смес от съединения, извлечени от мозъка на пациент с болест на Ниман-Пик. Въпреки това, първата структура на ганглиозида е изяснена през 1963 година.

Те споделят с другите сфинголипиди хидрофобния скелет на керамида, който е съставен от молекула на сфингозин, свързана с амидна връзка с мастна киселина между 16 и 20 въглеродни атома, с двойна връзка в транс между въглеродите в позиции 4 и 5.

индекс

• 1 Структура
  • 1.1 Характеристики на полярната група
• 2 Функции
  • 2.1 В нервната система
  • 2.2 В клетъчното сигнализиране
  • 2.3 В структурата
• 3 Резюме
  • 3.1 Регламент
• 4 Приложения
• 5 Препратки

структура

Ганглиозидите се характеризират с присъствието в тяхната полярна главна група на олигозахаридни вериги, в чийто състав има молекули сиалова киселина, свързани чрез β-гликозидни връзки с хидрофобния скелет на керамида..

Те са изключително различни молекули с оглед на множеството възможни комбинации между веригите на олигозахариди, различните видове сиалова киселина и аполарните опашки, прикрепени към скелета на керамида, както на сфингозина, така и на мастните киселини, свързани с амидни връзки към споменатия скелет.

В нервната тъкан най-често срещаните вериги на мастните киселини между ганглиозидите са палмитинова и стеаринова киселина.

Характеристики на полярната група

Полярната главна област на тези сфинголипиди им дава силен хидрофилен характер. Тази полярна група е много обемна в сравнение с тази на фосфолипиди, като например фосфатидилхолин.

Причината за тази обемност е свързана с размера на олигозахаридните вериги, както и с количеството водни молекули, свързани с тези въглехидрати..

Сиаловите киселини са производни на 5-амино-3,5-дидеокси-D киселина-глицеро-D-галакто-не-2-улопиранозоа или невраминова киселина. В ганглиозидите са известни три вида сиалови киселини:-N-ацетил;-N-ацетил-9-О-ацетил и 5-N-гликолил-производно, което е най-често при здрави хора.

Най-общо бозайниците (включително приматите) могат да синтезират киселина-N-гликолил-неврамин, но хората трябва да го получат от хранителни източници.

Класификацията на тези липиди може да се базира както на броя на остатъците на сиалова киселина (от 1-5), така и на позицията на същата в гликосфинголипидната молекула..

Най-често срещаната олигозахаридна последователност е тетрасахаридът Galβ1-3GalNAcβ1-4Galβ1-4Glcβ, но по-малко остатъци могат също да бъдат намерени.

функции

Точните биологични последици от ганглиозидите не са напълно изяснени, но изглежда, че те участват в клетъчната диференциация и морфогенеза, в свързването на някои вируси и бактерии и в типово специфични клетъчни адхезионни процеси като лиганди за протеини. селектини.

В нервната система

Гликосфинголипидите със сиалова киселина са от особено значение в нервната система, особено в клетките на сивото вещество на мозъка. Това е свързано с факта, че гликоконюгатите като цяло са признати за ефективни носители на информация и съхранение на клетките.

Те са разположени предимно във външния монослой на плазмената мембрана, така че те имат важно участие в гликокаликса, заедно с гликопротеини и протеогликани..

Този гликокаликс или екстрацелуларен матрикс е от съществено значение за клетъчното движение и активирането на сигналните пътища, участващи в растежа, пролиферацията и генната експресия..

В клетъчното сигнализиране

Подобно на това, което се случва с други сфинголипиди, страничните продукти на ганглиозидната деградация също имат важни функции, особено в сигнализиращите процеси и рециклирането на елементи за образуването на нови липидни молекули..

В рамките на двуслойните ганглиозиди се срещат до голяма степен в липидни салове, богати на сфинголипиди, където са установени "глико сигнални домейни", които също посредничат на междуклетъчните взаимодействия и трансмембранното сигнализиране чрез стабилизиране и свързване с интегрални протеини. Тези липидни салове служат за важни функции в имунната система.

В структурата

Те насърчават конформацията и правилното нагъване на важни мембранни протеини, както е случаят с ганглиозид GM1 в поддържането на спиралната структура на а-синуклеиновия протеин, чиято нетипична форма е свързана с болестта на Паркинсон. Те също са свързани с патологията на болестта на Хънтингтън, Тай-Сакс и Алцхаймер.

синтез

Биосинтезата на гликосфинголипидите зависи до голяма степен от вътреклетъчния транспорт през потока от везикули от ендоплазмения ретикулум (ER), през апарата на Голджи и завършващ на плазмената мембрана..

Биосинтетичният процес започва с образуването на керамиден скелет на цитоплазмената страна на ЕР. Образуването на гликосфинголипиди става по-късно в апарата на Голджи.

Гликозидазните ензими, отговорни за този процес (глюкозилтрансфераза и галактозилтрансфераза), се намират в цитозолната страна на комплекса Голджи..

Добавянето на остатъци на сиалова киселина към нарастващата олигозахаридна верига се катализира от няколко гликозилтрансферази, свързани с мембраната, но които са ограничени до луминалната страна на мембраната на Golgi.

Различни доказателства предполагат, че синтезът на най-простите ганглиозиди се среща в ранната област на мембранната система на Голджи, докато по-сложните се срещат в по-късните райони..

регулиране

Синтезата се регулира на първо място чрез експресията на гликозилтрансферази, но могат да бъдат включени и епигенетични събития, като фосфорилиране на участващите ензими и други..

приложения

Някои изследователи фокусираха вниманието си върху полезността на конкретен ганглиозид, GM1. Токсинът, синтезиран от V. холера при холеричните пациенти тя има подединица, отговорна за специфичното разпознаване на този ганглиозид, който е представен на повърхността на лигавичните клетки на червата..

По този начин, GM1 е бил използван за разпознаване на маркерите на тази патология, за да бъде включен в синтеза на липозоми, използвани за диагностициране на холера.

Други приложения включват синтез на специфични ганглиозиди и тяхното свързване към стабилни носители за диагностични цели или за пречистване и изолиране на съединения, за които те имат афинитет. Установено е също, че те могат да служат като маркери за някои видове рак.

препратки

1. Groux-Degroote, S., Guérardel, Y., Julien, S., & Deannoy, P. (2015). Ганглиозиди в рака на гърдата: нови перспективи. Биохимия (Москва), 80(7), 808-819.
2. Ho, J.A., Wu, L., Huang, M., Lin, Y., Baeumner, A.J., Durst, R.A., & York, N. (2007). Приложение на ганглиозис-сенсибилизирани липозоми в имуноаналитична система за инжектиране на потока за определяне на холерен токсин. Anal. Chem., 79(1), 10795-10799.
3. Kanfer, J., & Hakomori, S. (1983). Сфинголипидна биохимия. (D. Hanahan, Ed.), Наръчник за изследване на липидите 3 (1-ви ред.). Пленум Прес.
4. Lodish, H., Berk, A., Kaiser, C.A., Krieger, M., Bretscher, A., Ploegh, H., Martin, K. (2003). Молекулярна клетъчна биология (5-то изд.). Freeman, W. H. & Company.
5. O'Brien, J. (1981). Ганглиозидни болести на съхранение: актуализиран преглед. Итал. J. Neurol. Sci., 3, 219-226.
6. Sonnino, S. (2018). Ганглиозиди. В S. Sonnino & A. Prinetti (ред.), Методи в молекулярната биология 1804. Humana Press.
7. Tayot, J.-L. (1983). 244.312. САЩ.
8. van Echten, G., & Sandhoff, K. (1993). Метаболизъм на ганглиозид. Вестник по биологична химия, 268(8), 5341-5344.