Gangliosidien rakenne, toiminnot, synteesi ja sovellukset



gangliosidi ne ovat membraanisfingolipidejä, jotka kuuluvat happamien glykosfingolipidien luokkaan. Ne ovat runsaimpia glykolipidejä ja ovat mukana monien kalvon ominaisuuksien ja niihin liittyvien proteiinien säätelyssä. Ne ovat erityisen runsaasti hermokudoksissa.

Niille on tunnusomaista sokeritähteiden läsnäolo karboksyyliryhmillä (siaalihapot) ja sulfaattien kanssa, jotka sisältävät sulfaatti- ryhmän O--sidottu glukoosi- tai galaktoositähteeseen. Ne edustavat yhtä eukaryoottien happamien glykosfingolipidien kahdesta perheestä.

Saksalainen biokemisti Ernst Klenk loi vuonna 1939 termin gangliosidi, kun se viittasi Niemann-Pick-taudin potilaan aivoista uutettujen yhdisteiden seokseen. Gangliosidin ensimmäinen rakenne selvitettiin kuitenkin vuonna 1963.

Ne jakavat muiden sfingolipidien kanssa keramidin hydrofobisen luurankon, joka koostuu sfingosiinimolekyylistä, joka on kytketty amidisidoksella 16-20 hiiliatomia sisältävään rasvahappoon, kaksoissidoksella trans asemien 4 ja 5 hiilien välillä.

indeksi

  • 1 Rakenne
    • 1.1 Polaarisen ryhmän ominaisuudet
  • 2 Toiminnot
    • 2.1 Hermosto
    • 2.2 Solusignaloinnissa
    • 2.3 Rakenteessa
  • 3 Yhteenveto
    • 3.1 Asetus
  • 4 Sovellukset
  • 5 Viitteet

rakenne

Gangliosideille on tunnusomaista oligosakkaridiketjujen läsnäolo polaarisessa pääryhmässään, joiden koostumuksessa on siaalihapon molekyylejä, jotka on yhdistetty p-glykosidisidoksilla keramidin hydrofobiseen luuraan.

Ne ovat erittäin erilaisia ​​molekyylejä, koska oligosakkaridien ketjut, erilaiset siaalihapon tyypit ja keramidin luurankoon kiinnitetyt apolaariset hännät, sekä sfingosiinin että amidisidosten yhteydessä mainitun luurankoon yhdistettyjen rasvahappojen, välillä on useita mahdollisia yhdistelmiä..

Hermokudoksessa yleisimpiä gangliosidien rasvahappoketjuja edustaa palmitiini- ja steariinihappo.

Polaarisen ryhmän ominaisuudet

Näiden sfingolipidien polaarinen pääalue antaa heille voimakkaan hydrofiilisen luonteen. Tämä polaarinen ryhmä on hyvin suuri, esimerkiksi fosfolipidien, kuten fosfatidyylikoliinin, kanssa.

Syynä tähän tilavuuteen liittyy oligosakkaridiketjujen kokoon sekä näihin hiilihydraatteihin liittyvien vesimolekyylien määrään..

Siaalihapot ovat 5-amino-3,5-dideoksi-D-hapon johdannaisia-glysero-D-galakto-ei-2-ulopyranosoinen tai neuramiinihappo. Gangliosideissa tunnetaan kolmenlaisia ​​siaalihappoja:-N-asetyyli, 5-N-asetyyli-9-O-asetyyli ja 5-N-glykolyylijohdannainen, joka on yleisin terveillä ihmisillä.

Yleensä nisäkkäät (mukaan lukien kädelliset) pystyvät syntetisoimaan happoa-N-glykolyyli-neuramiininen, mutta ihmisten on saatava se elintarvikelähteistä.

Näiden lipidien luokittelu voi perustua sekä siaalihappotähteiden lukumäärään (1-5) että saman asemaan glykosfingolipidimolekyylissä..

Yleisin oligosakkaridisekvenssi on tetrasakkaridi Galβ1-3GalNAcβ1-4Galβ1-4Glcp, mutta myös vähemmän tähteitä voidaan löytää.

tehtävät

Gangliosidien täsmällisiä biologisia vaikutuksia ei ole täysin selvitetty, mutta ne näyttävät osallistuvan solujen erilaistumiseen ja morfogeneesiin, joidenkin virusten ja bakteerien sitoutumiseen ja tyyppispesifisiin soluadheesioprosesseihin proteiinien ligandeina. selektiineiksi.

Hermostossa

Glykosfingolipidit siaalihapolla ovat erityisen tärkeitä hermostossa, erityisesti aivojen harmaassa solussa. Tämä liittyy siihen tosiasiaan, että glykokonjugaatit tunnetaan yleisesti tehokkaina tietovälineinä ja solujen varastointiin.

Ne sijaitsevat pääasiassa plasmamembraanin ulkokerroksessa, joten niillä on tärkeä osallistuminen glykopalysiiniin yhdessä glykoproteiinien ja proteoglykaanien kanssa..

Tämä glykosalyxi- tai solunulkoinen matriisi on välttämätön solujen liikkumiselle ja kasvuun, proliferaatioon ja geeniekspressioon osallistuvien signalointireittien aktivoinnissa.

Solusignaloinnissa

Kuten muidenkin sfingolipidien kanssa, gangliosidien hajoamisen sivutuotteilla on myös tärkeitä tehtäviä, erityisesti signalointimenetelmissä ja elementtien kierrätyksessä uusien lipidimolekyylien muodostamiseksi..

Kaksikerroksisessa gangliosidit esiintyvät suuressa määrin lipidiraduissa, joissa on runsaasti sfingolipidejä, joissa on muodostettu "glyco-signalointi-domeeneja", jotka myös välittävät solujen välisiä vuorovaikutuksia ja transmembraanista signalointia stabiloimalla ja yhdistämällä kiinteitä proteiineja. Nämä lipidilautat palvelevat tärkeitä toimintoja immuunijärjestelmässä.

Rakenteessa

Ne edistävät tärkeiden membraaniproteiinien konformaatiota ja oikeaa taittumista, kuten gangliosidin GM1 tapauksessa a-synukleiiniproteiinin spiraalirakenteen ylläpitämisessä, jonka poikkeava muoto liittyy Parkinsonin tautiin. Ne on myös liitetty Huntingtonin taudin, Tay-Sachsin ja Alzheimerin taudin patologioihin.

synteesi

Glykosfingolipidien biosynteesi riippuu suuressa määrin solunsisäisestä kuljetuksesta rakkuloiden virtauksen kautta endoplasmisesta retikulumista (ER) Golgin laitteiston kautta ja päättyen plasmamembraaniin.

Biosynteettinen prosessi alkaa keramidirunkon muodostumisesta ER: n sytoplasmiselle puolelle. Glykosfingolipidien muodostuminen tapahtuu myöhemmin Golgin laitteessa.

Tästä prosessista vastuussa olevat glykosidaasien entsyymit (glukosyylitransferaasi ja galaktosyylitransferaasi) löytyvät Golgin kompleksin sytosolipuolelta..

Sialihappotähteiden lisäämistä kasvavaan oligosakkaridiketjuun katalysoi muutama glykosyylitransferaasi, joka on sitoutunut kalvoon, mutta jotka rajoittuvat Golgi-kalvon luminaaliseen puoleen.

Eri todistuslinjat viittaavat siihen, että yksinkertaisimpien gangliosidien synteesi tapahtuu Golgin kalvojärjestelmän alkuvaiheessa, kun taas monimutkaisemmat esiintyvät "myöhemmissä" alueilla..

säätely

Synteesiä säännellään ensinnäkin glykosyylitransferaasien ilmentymisellä, mutta myös epigeneettisiä tapahtumia, kuten kyseessä olevien entsyymien fosforylaatiota ja muita..

sovellukset

Jotkut tutkijat ovat kiinnittäneet huomionsa tietyn gangliosidin GM1 hyödyllisyyteen. Toksiini syntetisoi V. kolera kolerisilla potilailla sillä on alayksikkö, joka vastaa tämän gangliosidin erityisestä tunnistamisesta, joka esiintyy suolen limakalvojen pinnalla..

Siten GM1: tä on käytetty tämän patologian markkereiden tunnistamiseen, jotka sisällytetään koleran diagnosointiin käytettävien liposomien synteesiin.

Muita sovelluksia ovat spesifisten gangliosidien synteesi ja niiden sitoutuminen stabiileihin tukiin diagnostisia tarkoituksia varten tai yhdisteiden puhdistamiseksi ja eristämiseksi, joille niillä on affiniteettia. On myös todettu, että ne voivat toimia merkkiaineina joillekin syöpätyypeille.

viittaukset

  1. Groux-Degroote, S., Guérardel, Y., Julien, S., & Deannoy, P. (2015). Gangliosidit rintasyövässä: uudet näkökulmat. Biokemia (Moskova), 80(7), 808-819.
  2. Ho, J. A., Wu, L., Huang, M., Lin, Y., Baeumner, A.J., Durst, R. A. & York, N. (2007). Gangliosidi-herkistettyjen liposomien levittäminen imusanalyyttiseen virtausjärjestelmään kolera-toksiinin määrittämiseksi. Anal. chem., 79(1), 10795-10799.
  3. Kanfer, J., & Hakomori, S. (1983). Sphingolipid biokemia. (D. Hanahan, toim.), Lipiditutkimuksen käsikirja 3 (Ensimmäinen toim.). Plenum Press.
  4. Lodish, H., Berk, A., Kaiser, C. A., Krieger, M., Bretscher, A., Ploegh, H., Martin, K. (2003). Molekyylisolubiologia (5. painos). Freeman, W. H. & Company.
  5. O'Brien, J. (1981). Gangliosidivarastointitaudit: päivitetty katsaus. Ital. J. Neurol. Sci., 3, 219-226.
  6. Sonnino, S. (2018). Gangliosidit. S. Sonnino & A. Prinetti (toim.), Menetelmät molekyylibiologiassa 1804. Humana Press.
  7. Tayot, J.-L.. 244,312. Yhdysvallat.
  8. van Echten, G., & Sandhoff, K. (1993). Gangliosidimetabolia. Journal of Biological Chemistry, 268(8), 5341-5344.