Структура, функції, синтез і застосування ганглиозидов



The гангліозиди вони є мембранними сфинголипидами, що належать до класу кислих глікосфінголіпідів. Вони є найбільш поширеними гликолипидами і беруть участь у регулюванні багатьох мембранних властивостей, а також пов'язаних з ними білків. Вони особливо багаті на нервові тканини.

Вони характеризуються наявністю залишків цукру з карбоксильними групами (сіаловими кислотами) і разом з сульфатидами, які містять сульфатну групу. O--зв'язаний у залишку глюкози або галактози. Вони являють собою одну з двох сімей кислотних глікосфінголіпідів у еукаріотів.

Термін гангліозид був введений в 1939 році німецьким біохіміком Ернстом Кленком, коли він посилався на суміш сполук, витягнутих з мозку пацієнта з хворобою Німана-Піка. Однак перша структура гангліозида була висвітлена в 1963 році.

Вони поділяють з іншими сфинголипидами гідрофобний скелет цераміду, який складається з молекули сфінгозину, зв'язаної амідною зв'язком з жирною кислотою від 16 до 20 атомів вуглецю, з подвійним зв'язком транс між вугіллями позицій 4 і 5.

Індекс

  • 1 Структура
    • 1.1 Характеристики полярної групи
  • 2 Функції
    • 2.1 У нервовій системі
    • 2.2 У клітинній сигналізації
    • 2.3 У структурі
  • 3 Підсумок
    • 3.1 Регламент
  • 4 Програми
  • 5 Посилання

Структура

Ганглиозиди характеризуються наявністю в їх полярній головній групі олігосахаридних ланцюгів, в складі яких є молекули сиаловой кислоти, зв'язані β-глікозидними зв'язками з гідрофобним скелетом кераміду..

Вони є надзвичайно різноманітними молекулами з огляду на множинні можливі комбінації між ланцюгами олігосахаридів, різними типами сиаловой кислоти і аполярними хвостами, прикріпленими до скелета цераміду, як сфінгозину, так і жирних кислот, пов'язаних амідними зв'язками з скелетом.

У нервовій тканині найбільш поширеними ланцюгами жирних кислот серед ганглиозидов є пальмітинова і стеаринова кислоти..

Характеристики полярної групи

Полярна головна область цих сфінголіпідів надає їм сильний гідрофільний характер. Ця полярна група дуже громіздка порівняно з такою фосфоліпідів, наприклад, фосфатидилхоліну.

Причиною цієї об'ємності є розмір олігосахаридних ланцюгів, а також кількість молекул води, пов'язаних з цими вуглеводами..

Сіалові кислоти є похідними 5-аміно-3,5-дидезокси-D кислоти-glicero-D-галакто-не-2-улопиранози, або нейрамінова кислота. У ганглиозидах відомі три типи сиалових кислот:-N-ацетил, 5-N-ацетил-9-O-ацетил і 5-N-гликолил-похідне, яке є найбільш поширеним у здорових людей.

Взагалі ссавці (включаючи приматів) здатні синтезувати кислоту-N-гліколіл-нейрамін, але люди повинні отримати його з джерел їжі.

Класифікація цих ліпідів може бути заснована як на кількості залишків сиаловой кислоти (від 1-5), так і на положенні тієї ж самої в молекулі глікосфінголіпіду..

Найбільш поширеною послідовністю олігосахаридів є тетрасахарид Galβ1-3GalNAcβ1-4Galβ1-4Glcβ, але менше залишків також може бути знайдено.

Функції

Точні біологічні наслідки гангліозидів до кінця не з'ясовані, однак, вони, здається, беруть участь у диференціації та морфогенезі клітин, у зв'язуванні деяких вірусів і бактерій, а також в процесах типу клеточної адгезії типу лігандів для білків. селектини.

У нервовій системі

Глікосфінголіпіди з сиаловой кислотою мають особливе значення в нервовій системі, особливо в клітинах сірої речовини головного мозку. Це пов'язано з тим, що глікокон'югати, загалом, визнані ефективними засобами інформації та зберігання для клітин.

Вони розташовані переважно у зовнішньому моношарі плазматичної мембрани, тому вони мають важливу участь у глікокаліксі разом з глікопротеїнами та протеогліканами.

Цей глікокалікс або позаклітинний матрикс є істотним для руху клітин і активації сигнальних шляхів, що беруть участь у рості, проліферації та експресії генів.

У клітинній сигналізації

Подібно до того, що відбувається з іншими сфінголіпідами, побічні продукти деградації гангліозидів також мають важливі функції, особливо в сигнальних процесах і у переробці елементів для формування нових молекул ліпідів..

В межах двошарових гангліозидів відбувається в значній мірі в ліпідних плотах, багатих сфинголипидами, де встановлюються "глікосигнальні домени", які також опосередковують міжклітинні взаємодії і трансмембранну сигналізацію шляхом стабілізації та асоціації з інтегральними білками. Ці ліпідні плоти виконують важливі функції в імунній системі.

У структурі

Вони сприяють конформації і правильному згортанню важливих мембранних білків, як у випадку гангліозиду GM1 у підтримці спіральної структури білка α-синуклеїну, чия аберрантна форма пов'язана з хворобою Паркінсона. Вони також були пов'язані з патологією хвороби Хантінгтона, Тай-Сакса і хвороби Альцгеймера.

Синтез

Біосинтез глікосфінголіпідів значною мірою залежить від внутрішньоклітинного транспорту через потік везикул з ендоплазматичного ретикулуму (ЕР), через апарат Гольджі і закінчуючись на плазматичній мембрані..

Біосинтетичний процес починається з утворення керамідного скелета на цитоплазматичній стороні ЕР. Формування глікосфінголіпідів відбувається пізніше в апараті Гольджі.

Ферменти глікозидаз, що відповідають за цей процес (глюкозилтрансфераза і галактозилтрансфераза), знаходяться на цитозольній стороні комплексу Гольджі..

Додавання залишків сиаловой кислоти до зростаючої ланцюга олігосахариду каталізується кількома глікозилтрансферазами, пов'язаними з мембраною, але обмеженими до світлової сторони мембрани Гольджі.

Різні докази свідчать про те, що синтез найпростіших гангліозидів відбувається на ранній ділянці мембранної системи Гольджі, а більш складні - у більш «пізніх» областях..

Положення

Синтез регулюється в першу чергу експресією глікозилтрансфераз, але також можуть бути залучені епігенетичні події, такі як фосфорилювання залучених ферментів та інші..

Програми

Деякі дослідники зосередили свою увагу на корисності конкретного гангліозида, GM1. Токсин синтезується V. холера у хворих на холерику він має субодиницю, відповідальну за специфічне розпізнавання цього ганглиозида, який представлений на поверхні слизових клітин кишечника.

Таким чином, GM1 був використаний для розпізнавання маркерів цієї патології для включення в синтез ліпосом, використовуваних для діагностики холери \ t.

Інші застосування включають синтез специфічних гангліозидів та їх зв'язування з стабільними опорами для діагностичних цілей або для очищення і виділення сполук, для яких вони мають спорідненість. Також було визначено, що вони можуть слугувати маркерами для деяких видів раку.

Список літератури

  1. Groux-Degroote, S., Guérardel, Y., Julien, S., & Deannoy, P. (2015). Ганглиозиди в раку молочної залози: нові перспективи. Біохімія (Москва), 80(7), 808-819.
  2. Ho, J.A., Wu, L., Huang, M., Lin, Y., Baeumner, A.J., Durst, R.A., & York, N. (2007). Застосування ганглиозид-сенсибілізованих ліпосом у імуноаналітичній системі для ін'єкції потоку для визначення токсину холери. Анал Chem., 79(1), 10795-10799.
  3. Kanfer, J., & Hakomori, S. (1983). Біохімія сфінголіпідів. (Д. Ханахан, ред.), Довідник з досліджень ліпідів 3 (1-е изд.). Пленум Прес.
  4. Lodish, H., Berk, A., Kaiser, C.A., Krieger, M., Bretscher, A., Ploegh, H., Martin, K. (2003). Молекулярна клітинна біологія (5-е изд.). Freeman, W. H. & Company.
  5. O'Brien, J. (1981). Ганглиозидние хвороби зберігання: оновлений огляд. Ital. J. Neurol. Sci., 3, 219-226.
  6. Sonnino, S. (2018). Ганглиозиди. У S. Sonnino & A. Prinetti (ред.), Методи молекулярної біології 1804. Humana Press.
  7. Tayot, J.-L. (1983). 244,312. США.
  8. van Echten, G., & Sandhoff, K. (1993). Метаболізм гангліозиду. Журнал біологічної хімії, 268(8), 5341-5344.