GANGLIOZIDAI: STRUKTŪRA, FUNKCIJOS, SINTEZĖ IR TAIKYMO BŪDAI - BIOLOGIJA - 2025

Kad Gangliozidai yra membrana kremų, priklausančių rūgštinėms glikosfingolipidai klasės. Jie yra vieni gausiausių glikolipidų ir dalyvauja reguliuojant daugelį membranų savybių, taip pat ir su jais susijusius baltymus. Jų ypač gausu nerviniuose audiniuose.

Joms būdinga cukraus liekanų, turinčių karboksilo grupes (sialinės rūgštys), ir kartu su sulfatidais turinčios O-sulfato grupę, sujungtą su gliukozės arba galaktozės liekana. Jie žymi vieną iš dviejų rūgščių glikosfingolipidų šeimų eukariotuose.

Gangliozido struktūros pavyzdys (Šaltinis: Caitlin Sedwick, per „Wikimedia Commons“)

Terminą gangliozidas sukūrė 1939 m. Vokiečių biochemikas Ernstas Klenkas, minėdamas junginių mišinį, išgautą iš Niemann-Pick ligonio paciento smegenų. Tačiau pirmoji gangliozido struktūra buvo išaiškinta 1963 m.

Jie su kitais sfingolipidais dalijasi hidrofobiniu keramido skeletu, kurį sudaro sfingozino molekulė, sujungta amido ryšiu su riebalų rūgštimi, turinčia nuo 16 iki 20 anglies atomų, ir su dvigubu ryšiu tarp angliavandenilių 4 padėtyse. ir 5.

Struktūra

Gangliozidams būdinga tai, kad jų poliarinės galvos grupėje yra oligosacharidų grandinės, kurių sudėtyje yra sialio rūgšties molekulės, sujungtos β-gliukozidiniais ryšiais su keramido hidrofobiniu skeletu.

Jie yra nepaprastai skirtingos molekulės, atsižvelgiant į daugybę galimų oligosacharidų grandinių derinių, skirtingų rūšių sialio rūgšties ir apolarinių uodegų, pritvirtintų prie keramido skeleto, tiek sfingozino, tiek riebalų rūgščių, sujungtų amidiniais ryšiais prie minėto skeleto.

Nervų audinyje dažniausiai tarp gangliozidų esančios riebiųjų rūgščių grandinės yra palmitino ir stearino rūgštys.

Poliarinės grupės charakteristika

Šių sfingolipidų poliarinė galvos sritis suteikia jiems stiprų hidrofilinį pobūdį. Ši polinė grupė yra labai nepatogi, palyginti su fosfolipidais, pavyzdžiui, fosfatidilcholinu.

Tokio tūrio priežastis yra susijusi su oligosacharidų grandinių dydžiu, taip pat su šiais angliavandeniais susijusių vandens molekulių kiekiu.

Bendroji gangliozidų struktūra (Šaltinis: Ryan_1991, per „Wikimedia Commons“)

Sialio rūgštys yra 5-amino-3,5-dideoksi-D-glicerido-D-galakto-non-2-ulopiranoso rūgšties arba neuramininės rūgšties dariniai. Ganglioziduose yra žinomos trys sialio rūgščių rūšys: 5-N-acetil, 5-N-acetil-9-O-acetilas ir 5-N-glikolilo darinys, kuris yra labiausiai paplitęs sveikiems žmonėms.

Paprastai žinduoliai (įskaitant primatus) sugeba sintetinti 5-N-glikolilneuramininę rūgštį, tačiau žmonės turi ją gauti iš maisto šaltinių.

Šių lipidų klasifikacija gali būti pagrįsta tiek sialio rūgšties liekanų skaičiumi (nuo 1-5), tiek pagal jų vietą glikozingingolipido molekulėje.

Dažniausia oligosacharidų seka yra tetrasacharidas Galβ1-3GalNAcβ1-4Galβ1-4Glcβ, tačiau taip pat galima rasti mažiau liekanų.

funkcijos

Tikslus biologinis gangliozidų poveikis nėra iki galo išaiškintas, tačiau atrodo, kad jie, kaip baltymų ligandai, dalyvauja ląstelių diferenciacijoje ir morfogenezėje, kai kurių virusų ir bakterijų surišime bei tipo ląstelių adhezijos procesuose. selekinai.

Nervų sistemoje

Glicosfingolipidai su sialio rūgštimi yra ypač svarbūs nervų sistemai, ypač smegenų pilkosios medžiagos ląstelėms. Tai turi būti susiję su tuo, kad glikokonjugatai paprastai yra pripažįstami veiksmingomis ląstelių informacijos kaupimo ir saugojimo priemonėmis.

Jie daugiausia yra išoriniame vienkartiniame plazminės membranos sluoksnyje, todėl jie kartu su glikoproteinais ir proteoglikanais turi didelę įtaką glikokaliksui.

Ši glikokalikso arba tarpląstelinė matrica yra būtina ląstelių judėjimui ir signalizacijos kelių, dalyvaujančių augimui, proliferacijai ir genų ekspresijai, aktyvinimui.

Ląstelių signalizacijoje

Kaip ir kiti sfingolipidai, gangliozido skilimo šalutiniai produktai taip pat atlieka svarbias funkcijas, ypač signalizacijos procesuose ir perdirbant elementus, kad susidarytų naujos lipidų molekulės.

Dvisluoksnyje gangliozidai daugiausia susidaro sfingolipidų turinčiuose lipidų plaustuose, kur yra sukurti „gliko signalizuojantys domenai“, kurie taip pat tarpininkauja tarpląstelinei sąveikai ir transmembraniniam signalizavimui stabilizuodamiesi ir sujungdami su vientisais baltymais. Šie lipidų plaustai atlieka svarbias imuninės sistemos funkcijas.

Struktūroje

Jie skatina svarbių membranų baltymų, tokių kaip GM1 gangliozidas, formavimąsi ir teisingą sulankstavimą, palaikydami alfa-sinukleino baltymo, kurio nerangi forma yra susijusi su Parkinsono liga, spiralinę struktūrą. Jie taip pat buvo siejami su Huntingtono, Tay-Sachso ir Alzheimerio ligos patologijomis.

Sintezė

Glikozfingolipidų biosintezė labai priklauso nuo tarpląstelinio pernešimo per pūslelių srautą iš endoplazminio retikulumo (ER), per Golgi aparatą ir baigiasi plazmos membranoje.

Biosintetinis procesas prasideda nuo keramido skeleto susidarymo ER citoplazmoje. Glikosfingolipidų susidarymas įvyksta vėliau Golgi aparate.

Glikozidazės fermentai, atsakingi už šį procesą (gliukozililtransferazė ir galaktoziltransferazė), randami citozolinėje Golgi komplekso pusėje.

Sialinės rūgšties likučių pridėjimą į augančią oligosacharidų grandinę katalizuoja kelios membranos surištos, bet apribotos glikoziltransferazės į Golgi membranos šviesiąją pusę.

Skirtingi įrodymai rodo, kad paprasčiausių gangliozidų sintezė vyksta ankstyvajame Golgi membranos sistemos regione, o patys sudėtingiausi - „vėlyvesniuose“ regionuose.

Reglamentas

Sintezę visų pirma reguliuoja glikoziltransferazių išraiška, tačiau taip pat gali dalyvauti epigenetiniai įvykiai, tokie kaip dalyvaujančių fermentų fosforilinimas ir kiti.

Programos

Kai kurie tyrėjai sutelkė savo dėmesį į tam tikro gangliozido GM1 naudingumą. V. choleros sintezuotas toksinas pacientams, sergantiems cholera, turi subvienetą, atsakingą už specifinį šio gangliozido, kuris yra žarnyno gleivinių ląstelių paviršiuje, atpažinimą.

Taigi, GM1 buvo naudojamas atpažinti šios patologijos žymenis, nes jis yra įtrauktas į liposomų, naudojamų cholerai diagnozuoti, sintezę.

Kiti pritaikymai apima specifinių gangliozidų sintezę ir jų jungimąsi su stabiliais atraminiais elementais diagnostikos tikslais arba junginių, kuriems jie giminingi, valymui ir išskyrimui. Taip pat nustatyta, kad jie gali būti kai kurių vėžio rūšių žymekliai.

Nuorodos

1. Groux-Degroote, S., Guérardel, Y., Julien, S., & Deannoy, P. (2015). Gangliozidai sergant krūties vėžiu: naujos perspektyvos. Biochemija (Maskva), 80 (7), 808-819.
2. Ho, JA, Wu, L., Huang, M., Lin, Y., Baeumner, AJ, Durst, RA ir York, N. (2007). Gangliozidų jautrių liposomų panaudojimas srauto įpurškimo imunoanalitinėje sistemoje choleros toksinui nustatyti. Anal. Chem., 79 (1), 10795-10799.
3. Kanfer, J., & Hakomori, S. (1983). Sfingolipidų biochemija. (D. Hanahan, red.), Lipidų tyrimų vadovas 3 (1-asis leidimas). „Plenum Press“.
4. Lodish, H., Berk, A., Kaiser, CA, Krieger, M., Bretscher, A., Ploegh, H., Martin, K. (2003). Molekulinių ląstelių biologija (5-asis leidimas). Freeman, WH & Company.
5. O'Brienas, J. (1981). Gangliozidų laikymo ligos: atnaujinta apžvalga. Ital. J. Neurol. Sci., 3, 219–226.
6. Sonnino, S. (2018). Gangliozidai. S. Sonnino ir A. Prinetti (Red.), Molekulinės biologijos metodai, 1804 m. „Humana Press“.
7. Tayot, J.-L. (1983). 244.312. Jungtinės Valstijos.
8. van Echten, G., ir Sandhoff, K. (1993). Gangliozidų metabolizmas. Žurnalas apie biologinę chemiją, 268 (8), 5341-5344.