Gangliozidok szerkezete, funkciói, szintézise és alkalmazásai

az gangliozid ezek a savas glikoszfingolipidek osztályába tartozó membránszfingolipidek. Ezek a leggyakoribb glikolipidek és részt vesznek számos membrán tulajdonságának szabályozásában, valamint ezekhez kapcsolódó fehérjékben. Különösen bőségesek az idegszövetekben.

Jellemzőjük, hogy a karboxilcsoportokkal (sziálsavokkal) rendelkező cukormaradékok és szulfátcsoportokat tartalmazó szulfatidok vannak jelen O--glükóz- vagy galaktóz-maradékban. Az eukariótákban a savas glikoszfingolipidek két családjának egyikét képviselik.

A gangliozid kifejezést 1939-ben a német biokémikus Ernst Klenk írta le, amikor a Niemann-Pick-betegségben szenvedő beteg agyából kivont vegyületek keverékére utalt. A gangliozid első szerkezetét azonban 1963-ban ismertették.

A többi szfingolipiddel megosztják a ceramid hidrofób vázát, amely egy szfingozin molekulából áll, amely amidkötéssel 16 és 20 szénatomos zsírsavhoz kapcsolódik, kettős kötéssel. transz a 4 és 5 pozíciók szénatomjai között.

index

• 1 Szerkezet
  • 1.1 A poláris csoport jellemzői
• 2 Funkciók
  • 2.1 Az idegrendszerben
  • 2.2 A sejtjelzésben
  • 2.3 A szerkezetben
• 3 Összefoglalás
  • 3.1 Szabályozás
• 4 Alkalmazások
• 5 Referenciák

struktúra

A gangliozidokat az oligoszacharid láncok poláris fejcsoportjában jelenléte jellemzi, amelyek összetételében sziálsav molekulák vannak, amelyeket β-glikozid kötések kötnek a ceramid hidrofób csontjához..

Ezek rendkívül változatos molekulák, tekintettel az oligoszacharidok láncainak, a sziálsav különböző típusainak és a ceramid csontvázához kapcsolódó apoláris faroknak, mind a szfingozin, mind az amidkötésekkel összekötött zsírsavaknak a csontvázhoz kapcsolódó többféle kombinációjára..

Az idegszövetben a gangliozidok közül a leggyakoribb zsírsav láncokat a palmitinsav és a sztearinsav képviseli.

A poláris csoport jellemzői

Ezeknek a szfingolipideknek a poláris fejrésze erős hidrofil jellegű. Ez a poláris csoport nagyon nagy, mint például a foszfolipidek, például a foszfatidil-koliné.

Ennek a volumenitásnak az oka az oligoszacharid láncok méretével, valamint az ezekhez a szénhidrátokhoz kapcsolódó vízmolekulák mennyiségével függ össze..

A sziálsavak az 5-amino-3,5-dideoxi-D-sav származékai-gli-D-ga-nem-2-ulopiranózos vagy neuraminsav. A gangliozidokban háromféle sziálsav ismert:-N-acetil, 5-N-acetil-9-O-acetil és 5-N-glikolil-származék, amely az egészséges emberekben a leggyakoribb.

Általában az emlősök (beleértve a főemlősöket) savak szintetizálására képesek-N-glikolil-neuraminikus, de az embereknek élelmiszer-forrásból kell beszerezniük.

Ezeknek a lipideknek a besorolása alapulhat mind a sziálsav-maradékok számán (1-5-től), mind pedig a glikoszfingolipid-molekulában lévő pozíciójával..

A leggyakoribb oligoszacharid szekvencia a Galβ1-3GalNAcβ1-4Galβ1-4Glcβ tetraszacharid, de kevesebb maradék is megtalálható.

funkciók

A gangliozidok pontos biológiai következményeit nem teljesen tisztázzák, azonban úgy tűnik, hogy részt vesznek a sejtek differenciálódásában és a morphogenezisben, egyes vírusok és baktériumok kötődésében, valamint a fajspecifikus sejtadhéziós folyamatokban, mint a fehérjék ligandumaként. szelektin.

Az idegrendszerben

A sziálsavval rendelkező glikoszfingolipidek különösen fontosak az idegrendszerben, különösen az agy szürkeanyag-sejtjeiben. Ez azzal a ténnyel jár, hogy a glikokonjugátumok általában a sejtek információs és tárolási hatékony járművei..

Elsősorban a plazma membrán külső monorétegében helyezkednek el, ezért fontos szerepet játszanak a glikokaliciban, a glikoproteinekkel és a proteoglikánokkal együtt..

Ez a glycalyx vagy extracelluláris mátrix elengedhetetlen a sejtmozgáshoz és a növekedési, proliferációs és génexpressziós jelátviteli útvonalak aktiválásához..

A sejtjelzésben

Ahogyan más szfingolipidekkel történik, a ganglioziddegradáció melléktermékei is fontos funkciókkal rendelkeznek, különösen a jelzési folyamatokban és az új lipidmolekulák képződéséhez szükséges elemek újrahasznosításában..

A kettős rétegben a gangliozidok nagy mértékben előfordulnak a szfingolipidekben gazdag lipid tutajokban, ahol "gliko jelző domének" jönnek létre, amelyek szintén közvetítik az intercelluláris kölcsönhatásokat és a transzmembrán jelátvitelt stabilizálással és az integrált fehérjékkel való kapcsolással. Ezek a lipid tutajok fontos szerepet töltenek be az immunrendszerben.

A szerkezetben

Ezek elősegítik a fontos membránfehérjék konformációját és helyes összecsukását, mint a GM1 gangliozid esetében, az a-synuclein fehérje helikális szerkezetének fenntartásában, amelynek aberráns formája a Parkinson-kórhoz kapcsolódik. A Huntington-kór, a Tay-Sachs és az Alzheimer-kór patológiájával is társultak.

szintézis

A glikoszfingolipidek bioszintézise nagymértékben függ az intracelluláris transzporttól az endoplazmatikus retikulumból (ER) áthaladó hólyagok áramlásán keresztül, a Golgi készüléken keresztül, és a plazmamembránon végződik..

A bioszintetikus folyamat a ceramid csontváz kialakulásával kezdődik az ER citoplazmatikus oldalán. A glikoszfingolipidek képződése később a Golgi készülékben történik.

Az eljárásért felelős glikozidáz enzimek (glükozil-transzferáz és galaktozil-transzferáz) a Golgi-komplex citoszolikus oldalán találhatók..

A sziálsavmaradékok hozzáadását a növekvő oligoszacharidlánchoz néhány, a membránhoz kötött glikozil-transzferáz katalizálja, de amelyek a Golgi membrán luminális oldalára korlátozódnak..

Különböző bizonyítékok arra utalnak, hogy a legegyszerűbb gangliozidok szintézise a Golgi membrán rendszer korai régiójában fordul elő, míg a bonyolultabbak a "késői" régiókban fordulnak elő..

szabályozás

A szintézist először a glikozil-transzferázok expressziója szabályozza, de epigenetikus események is szerepet játszhatnak, mint például az érintett enzimek foszforilációja és mások..

alkalmazások

Egyes kutatók a figyelmet egy adott gangliozid, a GM1 hasznosságára összpontosították. A toxin szintetizált V. kolera a kolerikus betegekben egy alegysége felelős a gangliozid specifikus felismeréséért, amely a bél nyálkahártyáinak felületén jelenik meg..

Így a GM1-et arra használták fel, hogy felismerjük ezt a patológiát a kolera diagnózisához használt liposzómák szintézisében..

Más alkalmazások közé tartozik a specifikus gangliozidok szintézise és a stabil támaszokhoz való kötődése diagnosztikai célokra, vagy olyan vegyületek tisztítására és izolálására, amelyeknek affinitása van. Azt is megállapították, hogy bizonyos ráktípusok markerei lehetnek.

referenciák

1. Groux-Degroote, S., Guérardel, Y., Julien, S., és Deannoy, P. (2015). Gangliozidok a mellrákban: új perspektívák. Biokémia (Moszkva), 80(7), 808-819.
2. Ho, J. A., Wu, L., Huang, M., Lin, Y., Baeumner, A.J., Durst, R. A. és York, N. (2007). Gangliozid-szenzitizált liposzómák alkalmazása folyadék-befecskendezéses immunológiai rendszerben a kolera toxin meghatározására. Anal. Chem., 79(1), 10795-10799.
3. Kanfer, J. és Hakomori, S. (1983). Sphingolipid biokémia. (D. Hanahan, szerk.), A lipid kutatási kézikönyv 3 (1. kiadás). Plenum Press.
4. Lodish, H., Berk, A., Kaiser, C. A., Krieger, M., Bretscher, A., Ploegh, H., Martin, K. (2003). Molekuláris sejtbiológia (5. kiadás). Freeman, W. H. & Company.
5. O'Brien, J. (1981). Gangliozid tárolási betegségek: frissített felülvizsgálat. Ital. J. Neurol. Sci., 3, 219-226.
6. Sonnino, S. (2018). Gangliozidok. S. Sonnino és A. Prinetti (szerk.), A molekuláris biológia módszerei 1804. Humana Press.
7. Tayot, J.-L.. 244,312. Egyesült Államok.
8. van Echten, G., és Sandhoff, K. (1993). Gangliozid metabolizmus. A Biológiai Kémia Lapja, 268(8), 5341-5344.