Gangliosiidide struktuur, funktsioonid, süntees ja rakendused



The gangliosiidid need on membraani sfingolipiidid, mis kuuluvad happeliste glükosfingolipiidide klassi. Nad on kõige rikkalikumad glükolipiidid ja osalevad paljude membraanide omaduste reguleerimises ning nendega seotud valkudes. Nad on närvikudes eriti rikkalikud.

Neid iseloomustab suhkrujääkide olemasolu karboksüülrühmadega (siaalhapped) ja sulfaatidega, mis sisaldavad sulfaatrühma. O--seotud glükoosi või galaktoosi jäägiga. Nad esindavad ühte eukarüootide happe glükosfingolipiidide kahte perekonda.

Termin gangliosiid loodi 1939. aastal Saksa biokeemik Ernst Klenki poolt, kui ta viitas Niemann-Picki tõvega patsiendi ajust eraldatud ühendite segule. Kuid gangliosiidi esimene struktuur selgitati 1963. aastal.

Nad jagavad teiste sfingolipiididega tseramiidi hüdrofoobset karkassi, mis koosneb sfingosiini molekulist, mis on seotud amiidsidemega 16 kuni 20 süsinikuaatomiga rasvhappega, millel on kaksikside. trans positsioonide 4 ja 5 süsinike vahel.

Indeks

  • 1 Struktuur
    • 1.1 Polaarrühma omadused
  • 2 Funktsioonid
    • 2.1 Närvisüsteemis
    • 2.2 Rakkude signaalimisel
    • 2.3 Struktuuris
  • 3 Kokkuvõte
    • 3.1 Määrus
  • 4 Rakendused
  • 5 Viited

Struktuur

Gangliosiididele on iseloomulik, et nende polaarses peagrupis on oligosahhariidahelad, mille koostises on siaalhappe molekulid, mis on seotud β-glükosiidsidemetega ceramiidi hüdrofoobse karkassiga..

Need on äärmiselt mitmekesised molekulid, arvestades oligosahhariidide ahelate, siaalhappe eri tüüpide ja tseramiidi skeleti külge kinnitatud apolaarsete sabade erinevaid kombinatsioone nii sfingosiini kui ka selle skeletiga seotud amiidsidemetega seotud rasvhapete vahel..

Närvikoes on gangliosiidide seas kõige tavalisemaid rasvhapete ahelaid palmitiin- ja steariinhape.

Polaarrühma omadused

Nende sfingolipiidide polaarne peapiirkond annab neile tugeva hüdrofiilse iseloomu. See polaarne rühm on väga mahukas võrreldes näiteks fosfolipiidide nagu fosfatidüülkoliiniga.

Selle mahukuse põhjus on seotud oligosahhariidahelate suurusega, samuti nende süsivesikutega seotud veemolekulide kogusega..

Siaalhapped on 5-amino-3,5-dideoksü-D-happe derivaadid-glicero-D-galakto-mitte-2-ulopüranosool või neuramiinhape. Gangliosiidides on teada kolme tüüpi siaalhappeid:-N-atsetüül, 5-N-atsetüül-9-O-atsetüül ja 5-N-glükolüülderivaat, mis on tervetel inimestel kõige levinum.

Üldiselt suudavad imetajad (sh primaadid) hapet sünteesida-N-glükolüül-neuramiinne, kuid inimesed peavad selle hankima toiduallikatest.

Nende lipiidide klassifikatsioon võib põhineda nii siaalhappe jääkide arvul (1-5) kui ka selle positsioonil glükosfingolipiidimolekulis..

Kõige tavalisem oligosahhariidjärjestus on tetrasahhariid Galβ1-3GalNAcβ1-4Galβ1-4Glcβ, kuid vähem jääke võib leida ka.

Funktsioonid

Gangliosiidide täpseid bioloogilisi mõjusid ei ole täielikult välja selgitatud, kuid nad näivad olevat seotud rakkude diferentseerumisega ja morfogeneesiga, mõnede viiruste ja bakterite seondumisega ning tüüp-spetsiifiliste rakkude adhesiooniprotsessides nagu valkude ligandid. selektsioonid.

Närvisüsteemis

Siaalhappega glükosfingolipiidid on närvisüsteemis eriti olulised, eriti aju hallainete rakkudes. See on seotud tõsiasjaga, et glükokonjugaadid on üldiselt tunnustatud kui rakkude tõhusaks teavitamise ja säilitamise sõidukiks.

Need asuvad peamiselt plasmamembraani väliskihis, mistõttu nad osalevad koos glükoproteiinide ja proteoglükaanidega olulisel määral glükokalüksis..

See glükokalüsi või ekstratsellulaarne maatriks on rakkude liikumise ja kasvus, proliferatsioonis ja geeniekspressioonis osalevate signaaliradade aktiveerumise seisukohalt oluline..

Rakkude signaalimisel

Nagu ka teiste sfingolipiididega, on gangliosiidi lagunemise kõrvaltoodetel ka olulised funktsioonid, eriti signaalimisprotsessides ja elementide ringlussevõtmisel uute lipiidimolekulide moodustamiseks..

Kahe kihi sees esinevad gangliosiidid suures osas sfingolipiidide poolest rikas lipiidide parvedes, kus luuakse "glükoosignaali domäänid", mis vahendavad ka rakkude vahelisi interaktsioone ja transmembraanset signaaliülekannet stabiliseerimise ja integreerumise teel integreeritud valkudega. Need lipiidiparved täidavad immuunsüsteemi olulisi funktsioone.

Struktuuris

Nad soodustavad oluliste membraanvalkude konformatsiooni ja korrektset kokkukleepumist, nagu on gangliosiidi GM1 puhul a-sünukleiini valgu spiraalse struktuuri säilitamisel, mille aberrantne vorm on seotud Parkinsoni tõvega. Neid on seostatud ka Huntingtoni tõve, Tay-Sachsi ja Alzheimeri tõve patoloogiatega.

Süntees

Glükosfingolipiidide biosüntees sõltub suurel määral intratsellulaarsest transpordist läbi vesikulaaride voolu endoplasmaatilisest retikulumist (ER) läbi Golgi aparaadi ja lõppedes plasmamembraani kaudu..

Biosünteesiprotsess algab keramiidi skeleti moodustumisega ER tsütoplasma poolel. Glükosfingolipiidide moodustumine toimub hiljem Golgi seadmes.

Selle protsessi eest vastutavad glükosidaasensüümid (glükoosüültransferaas ja galaktosüültransferaas) on leitud Golgi kompleksi tsütosoolsel poolel..

Siaalhappe jääkide lisamist kasvavale oligosahhariidahelale katalüüsivad mõned glükosüültransferaasid, mis on seotud membraaniga, kuid mis on piiratud Golgi membraani luminatiivse küljega..

Erinevad tõendusmaterjalid viitavad sellele, et kõige lihtsamate gangliosiidide süntees toimub Golgi membraanisüsteemi varases piirkonnas, samas kui keerulisemad geelid esinevad rohkem "hilja" piirkondades..

Määrus

Sünteesi reguleeritakse esmajoones glükosüültransferaaside ekspressiooniga, kuid võib kaasata ka epigeneetilisi sündmusi, nagu näiteks kaasatud ensüümide fosforüülimine ja teised..

Rakendused

Mõned teadlased on keskendunud oma konkreetse gangliosiidi, GM1 kasulikkusele. Toksiini sünteesimisel V. koolera koleriseerunud patsientidel on selle alaüksus, mis vastutab selle gangliosiidi spetsiifilise äratundmise eest, mis on esitatud soolestiku limaskestade pinnal..

Seega on GM1-d kasutatud selle patoloogia markerite tuvastamiseks, mis tuleb lisada koolera diagnoosimiseks kasutatavate liposoomide sünteesile..

Teiste rakenduste hulka kuuluvad spetsiifiliste gangliosiidide süntees ja nende seostumine stabiilse toega diagnostilistel eesmärkidel või nende ühendite puhastamiseks ja eraldamiseks, mille jaoks neil on afiinsus. Samuti on kindlaks tehtud, et need võivad olla teatud vähivormide markerid.

Viited

  1. Groux-Degroote, S., Guérardel, Y., Julien, S., & Deannoy, P. (2015). Gangliosiidid rinnavähi korral: uued perspektiivid. Biokeemia (Moskva), 80(7), 808-819.
  2. Ho, J. A., Wu, L., Huang, M., Lin, Y., Baeumner, A.J., Durst, R. A., & York, N. (2007). Gangliosiiditundlike liposoomide kasutamine vooluhulga immuunanalüütilises süsteemis kolera toksiini määramiseks. Anal Chem., 79(1), 10795-10799.
  3. Kanfer, J., & Hakomori, S. (1983). Sphingolipiidide biokeemia. (D. Hanahan, ed.), Lipiidiuuringute käsiraamat 3 (1. väljaanne). Plenum Press.
  4. Lodish, H., Berk, A., Kaiser, C. A., Krieger, M., Bretscher, A., Ploegh, H., Martin, K. (2003). Molekulaarrakkude bioloogia (5. väljaanne). Freeman, W. H. & Company.
  5. O'Brien, J. (1981). Gangliosiidide säilitamise haigused: ajakohastatud ülevaade. Ital. J. Neurol. Sci., 3, 219-226.
  6. Sonnino, S. (2018). Gangliosiidid. S. Sonnino & A. Prinetti (toimetajad), Meetodid molekulaarbioloogias 1804. Humana Press.
  7. Tayot, J.-L.. 244,312. Ameerika Ühendriigid.
  8. van Echten, G., & Sandhoff, K. (1993). Gangliosiidi metaboolsus. Bioloogilise keemia ajakiri, 268(8), 5341-5344.