Gangliosides struktur, funksjoner, syntese og applikasjoner



den gangliosid de er membransphingolipider som tilhører klassen av sure glykosingolipider. De er de mest omfattende glykolipidene og er involvert i reguleringen av mange membranegenskaper, samt proteiner assosiert med disse. De er spesielt rikelig i det nervøse vevet.

De er preget av tilstedeværelse av sukkerrester med karboksylgrupper (sialinsyrer) og sammen med sulfatider som inneholder en sulfatgruppe O--bundet i en glukose eller galaktose rest. De representerer en av de to familiene av sure glykosingolipider i eukaryoter.

Begrepet gangliosid ble laget i 1939 av den tyske biokemist Ernst Klenk, da den refererte til en blanding av forbindelser ekstrahert fra hjernen til en pasient med Niemann-Pick-sykdom. Den første strukturen av en gangliosid ble imidlertid klargjort i 1963.

Del med andre sfingolipid ceramid skjelletet hydrofobt, som er sammensatt av et molekyl av sfingosin bundet av en amidbinding til en fettsyre med 16 til 20 karbonatomer med en dobbeltbinding i trans mellom karbonene i posisjonene 4 og 5.

index

  • 1 struktur
    • 1.1 Egenskaper for polargruppen
  • 2 funksjoner
    • 2.1 i nervesystemet
    • 2.2 Ved cellesignalering
    • 2.3 I strukturen
  • 3 Sammendrag
    • 3.1 Regulering
  • 4 applikasjoner
  • 5 referanser

struktur

Gangliosidene er preget av nærværet i deres polarhovedgruppe av oligosakkaridkjeder i hvis sammensetning det er molekyler av sialinsyre forbundet med p-glykosidbindinger til det hydrofobe skjelettet av ceramid.

De er svært forskjellige molekyler i lys av de mange mulige kombinasjoner av oligosakkaridkjedene, forskjellige typer av sialinsyre og apolare haler som er festet til ceramid skjelletet, både sfingosin og fettsyrer bundet med amidbindinger nevnte skjelett.

I nervøs vev er de vanligste fettsyrekjedene blant gangliosider representert av palmitin- og stearinsyre.

Egenskaper for polargruppen

Polarhovedområdet i disse sfingolipidene gir dem en sterk hydrofil karakter. Denne polare gruppen er svært stor i forhold til den for fosfolipider som for eksempel fosfatidylkolin.

Årsaken til denne voluminiteten har å gjøre med størrelsen på oligosakkaridkjedene, så vel som med mengden vannmolekyler assosiert med disse karbohydrater.

Sialinsyrer er derivater av 5-amino-3,5-dideoxy-D-syre-glycero-D-galakto-ikke-2-ulopyranosoisk eller neuraminsyre. Det er tre typer sialinsyrer kjent i gangliosider:-N-acetyl, 5-N-acetyl-9-O-acetyl og 5-N-glykolylderivat, som er den vanligste hos friske mennesker.

Generelt er pattedyr (inkludert primater) i stand til å syntetisere syre-N-glykolyl-neuraminic, men mennesker må skaffe det fra matkilder.

Klassifiseringen av disse lipidene kan være basert på både antall sialinsyrerester (fra 1-5), så vel som stillingen av det samme i glycosphingolipidmolekylet.

Den vanligste oligosakkaridsekvensen er tetrasakkarid Galβ1-3GalNAcβ1-4GalP1-4Glcβ, men færre rester kan også bli funnet.

funksjoner

De nøyaktige biologiske virkningene av gangliosidene er ikke fullstendig kjent, men synes å være involvert i celle-differensiering og morfogenese i bindingen av visse virus og bakterier, og celleadhesjonsprosesser typespesifikke som ligander for proteiner selectins.

I nervesystemet

Glycosphingolipider med sialinsyre har spesiell relevans i nervesystemet, spesielt i hjernens grå saksceller. Dette har å gjøre med det faktum at glykokonjugater generelt blir anerkjent som effektive kjøretøy for informasjon og lagring for celler.

De ligger overveiende i det ytre monolaget av plasmamembranen, så de har en viktig deltakelse i glykoksyx, sammen med glykoproteiner og proteoglykaner.

Denne glykoksyxx- eller ekstracellulære matriksen er avgjørende for cellebevegelse og aktiveringen av signalveier involvert i vekst, proliferasjon og genuttrykk.

Ved cellesignalering

Som hva som skjer med andre sfingolipider, har biprodukter av gangliosidnedbrytning også viktige funksjoner, spesielt i signalprosesser og ved gjenvinning av elementer for dannelse av nye lipidmolekyler.

Innenfor de tolags gangliosider som forekommer i stor grad i de rike lipid flåter i sfingolipider, hvor "signale domener glyko", som også medierer intercellulære interaksjoner og transmembransignale stabilisering og assosiasjon med integrerte proteiner er etablert. Disse lipidflåten tjener viktige funksjoner i immunsystemet.

I strukturen

Forming og fremme korrekt folding av viktige membranproteiner, slik som GM1-gangliosid i å opprettholde den spiralformede strukturen av den α-synuclein protein, hvis avvikende skjema er assosiert med Parkinsons sykdom. De har også vært assosiert med patologiene til Huntingtons sykdom, Tay-Sachs og Alzheimers.

syntese

Glycosfingolipid i biosyntesen avhenger i stor grad av intracellulær transport gjennom strømningsvesiklene fra det endoplasmatiske retikulum (ER) gjennom Golgi-apparatet og ender i plasmamembranen.

Den biosyntetiske prosessen begynner med dannelsen av ceramidskjelettet på den cytoplasmatiske siden av ER. Dannelsen av glycosphingolipider skjer senere i Golgi-apparatet.

Glykosidase-enzymer som er ansvarlige for denne prosessen (glukosyltransferase og galaktosyltransferase) finnes på den cytosoliske siden av Golgi-komplekset..

Tilsetningen av sialinsyrerester til den voksende oligosakkaridkjeden katalyseres av noen få glykosyltransferaser bundet til membranen, men som er begrenset til den luminale siden av Golgi-membranen.

Ulike bevistyper antyder at syntesen av de enkleste gangliosidene forekommer i den tidlige regionen i Golgi membransystemet, mens de mer komplekse forekommer i de mer "sen" regionene..

regulering

Syntese reguleres i første omgang ved ekspresjon av glykosyltransferaser, men epigenetiske hendelser kan også være involvert, slik som fosforylering av de involverte enzymer og andre..

søknader

Noen forskere har fokusert sin oppmerksomhet på bruken av en bestemt gangliosid, GM1. Toksinet syntetisert av V. cholera i de kolle pasientene har den en underenhet som er ansvarlig for den spesifikke anerkjennelsen av denne gangliosiden, som presenteres på overflaten av tarmens slimhindeceller.

GM1 har således blitt brukt til å gjenkjenne markører av denne patologien for å bli inkludert i syntesen av liposomer anvendt for diagnose av kolera.

Andre anvendelser inkluderer syntese av bestemte gangliosider og deres binding til stabile bærere for diagnostiske formål eller for rensing og isolering av forbindelser som de har affinitet for. Det har også blitt bestemt at de kan tjene som markører for enkelte typer kreft.

referanser

  1. Groux-Degroote, S., Guérardel, Y., Julien, S., & Deannoy, P. (2015). Gangliosider i brystkreft: Nye perspektiver. Biokjemi (Moskva), 80(7), 808-819.
  2. Ho, J. A., Wu, L., Huang, M., Lin, Y., Baeumner, A.J., Durst, R. A., & York, N. (2007). Anvendelse av gangliosid-sensibiliserte liposomer i et Immunoanalytisk Flow Injection System for Bestemmelse av Koleratoksin. Anal. Chem., 79(1), 10795-10799.
  3. Kanfer, J., & Hakomori, S. (1983). Sphingolipid Biochemistry. (D. Hanahan, Ed.), Håndbok for lipidforskning 3 (1. utgave). Plenum Press.
  4. Lodish, H., Berk, A., Kaiser, C.A., Krieger, M., Bretscher, A., Ploegh, H., Martin, K. (2003). Molecular Cell Biology (5. utgave). Freeman, W. H. & Company.
  5. O'Brien, J. (1981). Gangliosid lagringssykdommer: en oppdatert gjennomgang. Ital. J. Neurol. Sci., 3, 219-226.
  6. Sonnino, S. (2018). Gangliosider. I S. Sonnino & A. Prinetti (red.), Metoder i molekylærbiologi 1804. Humana Press.
  7. Tayot, J.-L. (1983). 244,312. USA.
  8. Van Echten, G., & Sandhoff, K. (1993). Gangliosid Metabolisme. Journal of Biological Chemistry, 268(8), 5341-5344.