Структура глобозидів, біосинтез, функції і патології



The глібідозиди являють собою тип сфінголіпідів, що належать до гетерогенного сімейства глікосфінголіпідів, і характеризуються наявністю в своїх структурах полярної групи, складеної з гліканів складної структури, пов'язаних з керамидним скелетом B-глікозидним зв'язком.

Вони класифікуються в "балонної" серії глікосфінголіпідів за наявності центральної структури загального виду Galα4Galβ4GlcβCer, і в цілому їх номенклатура базується на кількості і типі цукристих залишків полярних головок.

На відміну від інших сфінголіпідів, глобозиди є нормальними складовими клітинних мембран не нервових системних органів багатьох ссавців. Наприклад, нирки, кишечник, легені, наднирники і еритроцити.

Глібиди, як і всі мембранні ліпіди, мають важливі структурні функції у формуванні і впорядкуванні ліпідних білей..

Однак, на відміну від своїх кислотних або фосфорильованих аналогів, роль глобуси не пов'язана з виробництвом сигнальних молекул, а скоріше до їх участі як частини глікокон'югатів в плазматичній мембрані..

Індекс

  • 1 Структура
  • 2 Біосинтез
    • 2.1 Додавання складності
  • 3 Розташування
  • 4 Функції
  • 5 Пов'язані патології
    • 5.1 Хвороба Фабрі
    • 5.2
  • 6 Посилання

Структура

Вони мають певні структурні та функціональні подібності з іншими членами групи глікосфінголіпідів: цереброзиди, ганглиозиди і сульфатиди; серед них склад основного скелета і побічні продукти його метаболізму.

Однак глобозиди відрізняються від кислих глікосфінголіпідів (таких як гангліозиди) по відношенню до заряду їх вуглеводних полярних груп, оскільки вони є електрично нейтральними при фізіологічному рН, що, здається, має сильні наслідки для їх функцій як частини позаклітинного матриксу.

Ці полярні головні групи зазвичай мають більше двох молекул цукру, серед яких зазвичай є D-глюкоза, D-галактоза і N-ацетил-D-галактозамін, і в меншій мірі фукоза і N-ацетилглюкозамін.

Як і в інших сфінголіпідів, глобозиди можуть бути дуже різноманітними молекулами, враховуючи численні комбінації жирних кислот, прикріплених до сфінгозиновому скелету, або можливі варіації олігосахаридних ланцюгів гідрофільної частини.

Біосинтез

Маршрут починається з синтезу кераміду в ендоплазматичному ретикулумі (ЕР). Спочатку скелет сфингозина утворюється шляхом конденсації L-серину і пальмитоил-CoA.

Церамід генерується пізніше дією ферментів синтезу кераміду, які конденсують іншу молекулу жирної кислоти-CoA з сфінгозиновим скелетом у вуглеці положення 2.

Навіть у ER, вироблені кераміди можуть бути модифіковані шляхом додавання залишку галактози з утворенням галакто-церамідів (GalCer), або замість цього вони можуть транспортуватися до комплексу Гольджі або шляхом дії церамидних трансферних білків (CERT). ) або за допомогою везикулярного транспорту.

У комплексі Гольджи цераміди можуть бути глікозильовані для отримання глюкоцерамідів (GlcCer).

Додавання складності

GlcCer продукується на цитозольному лиці раннього Гольджи. Потім він може транспортуватися до люминальної сторони комплексу і згодом глікозилюватися специфічними ферментами глікозидази, які генерують більш складні глікосфінголіпіди..

Загальні попередники всіх глікосфінголіпідів синтезуються в комплексі Гольджі дією глікозилтрансфераз з GalCer або GlcCer.

Ці ферменти передають специфічні вуглеводи з відповідних нуклеотидних цукрів: UDP-глюкоза, UDP-галактоза, CMP-сиаловая кислота тощо..

Коли GlcCer проходить через везикулярну систему дорожнього руху Гольджі, вона є галактозилированной з отриманням лактозилцерамида (LacCer). LacCer - це точка відгалуження, з якої синтезуються попередники інших глікосфінголіпідів, тобто молекула, до якої пізніше додаються більш нейтральні полярні цукру. Ці реакції каталізуються специфічними синтазами глібідозиду.

Розташування

Ці ліпіди зустрічаються переважно в тканинах людини. Як і багато глікосфінголіпіди, глобуса збагачується на зовнішній стороні плазматичної мембрани багатьох клітин.

Вони особливо важливі в еритроцитах людини, де вони являють собою основний тип клітинної поверхні гликолипида.

Крім того, як зазначалося вище, вони є частиною безлічі глікокон'югатів плазматичних мембран багатьох не нервових органів, переважно нирок..

Функції

Функції глобозидів до теперішнього часу не були повністю з'ясовані, але відомо, що деякі види збільшують проліферацію і рухливість клітин, на відміну від інгібування цих подій, викликаних деякими ганглиозидами..

Глікозильований тетраглобид, Gb4 (GalNAcβ3Galα4Galβ4GlcβCer), працює в сайт-чутливому розпізнаванні структурних порушень еритроцитів під час процесів клітинної адгезії.

Недавні дослідження визначили залучення Gb4 в активацію білків ERK в клітинній лінії раку, що могло означати їх участь у ініціації пухлини. Ці білки належать до сигнального каскаду мітоген-активованих протеїнкіназ (MAPK), які складаються з елементів Raf, MEK і ERK..

Її участь була повідомлена як рецептори деяких бактеріальних токсинів сімейства Сіга, зокрема глобуса Gb3 (Galα4Galβ4GlcβCer), також відома як CD77, виражена в незрілих В-клітинах; також як рецептори фактора злипання ВІЛ (gp120) і, здається, мають вплив на деякі типи раку та інших захворювань.

Супутні патології

У людини існує безліч типів ліпідозу. Глобозиди та їх метаболічні шляхи пов'язані, зокрема, з двома захворюваннями: хворобою Фабрі та хворобою Сандгофа.

Захворювання Фабрі

Це стосується спадкового системного розладу, пов'язаного з статтю, яке вперше спостерігається у пацієнтів з декількома фіолетовими плямами в області пуповини. Вона вражає такі органи, як нирки, серце, очі, кінцівки, частина шлунково-кишкового тракту і нервової системи.

Він є продуктом метаболічного дефекту ферменту цераміда тригексозидази, що відповідає за гідроліз тригексосісераміду, посередника катаболізму глобидов і ганглиозидов, що викликає накопичення цих гліколіпідів у тканинах.

Хвороба Сандгофа

Ця патологія спочатку описувалася як варіант хвороби Тай-Сакса, пов'язаного з метаболізмом гангліозидів, але це також свідчить про накопичення глібідозу в нутрощі. Це спадковий розлад з аутосомно-рецесивними моделями, які поступово руйнують нейрони і спинний мозок.

Це пов'язано з відсутністю A і B форм ферменту β-N-ацетилгексозаминидаза внаслідок мутацій в гені HEXB. Ці ферменти відповідають за одну з стадій деградації деяких глікосфінголіпідів.

Список літератури

  1. Bieberich, E. (2004). Інтеграція метаболізму глікосфінголіпідів і рішень клітинної долі в ракових і стовбурових клітинах: огляд і гіпотеза. Glycoconjugate Journal, 21, 315-327.
  2. Brady, R., Gal, A., Bradley, R., Martensson, E., Warshaw, A., & Laster, L. (1967). Ферментативний дефект у хворобі Фабрі. Журнал медицини Нової Англії, 276(21), 1163-1167.
  3. D'Angelo, G., Capasso, S., Sticco, L., & Russo, D. (2013). Глікосфінголіпіди: синтез і функції. Журнал FEBS, 280, 6338-6353.
  4. Eto, Y., & Suzuki, K. (1971). Сфінгогліколіпіди головного мозку в лейкодистрофії глобоїдних клітин Краббе. Журнал нейрохімії, I(1966).
  5. Jones, D.H., Lingwood, C.A., Barber, K.R., & Grant, C.W.M. (1997). Глобозид як мембранний рецептор: розгляд зв'язку олігосахаридів з гідрофобним доменом. Біохімія, 31(97), 8539-8547.
  6. Merrill, A. H. (2011). Сфінголіпідні та глікосфінголіпідні метаболічні шляхи в епоху сфінголіпідоміки \ t. Хімічні огляди, 111(10), 6387-6422.
  7.  Park, S., Kwak, C., Shayman, J.A., & Hoe, J. (2012). Глобозид сприяє активації ERK шляхом взаємодії з рецептором епідермального фактора росту. Biochimica et Biophysica Acta, 1820(7), 1141-1148.
  8.  США Департамент охорони здоров'я та соціальних служб (2008). Генетика Головна Довідка хвороби Сендхофа. Отримано з www.ghr.nlm.nih.gov/condition/sandhoff-disease#definition
  9. Spence, M., Ripley, B., Embil, J., & Tibbles, J. (1974). Новий варіант хвороби Сандгофа. Педіат. Res., 8, 628-637.
  10. Tatematsu, М., Imaida, K., Ito, N., Togari, H., Suzuki, Y., & Ogiu, T. (1981). Захворювання Sandhoff. Acta Pathol. Jpn, 31(3), 503-512.
  11. Traversier, M., Gaslondes, T., Milesi, S., Michel, S., & Delannay, E. (2018). Полярні ліпіди в косметиці: останні тенденції у видобутку, поділі, аналізі та основних застосуваннях. Phytochem Rev, 7, 1-32.
  12. Yamakawa, Т., Yokoyama, S., & Kiso, N. (1962). Структура головного глобозиду еритроцитів людини. Журнал біохімії, 52(3).