GLOBOSIDAI: STRUKTŪRA, BIOSINTEZĖ, FUNKCIJOS IR PATOLOGIJOS - BIOLOGIJA - 2025

Kad globosides yra iš sfingolipidas priklausančio heterogeninio šeimos glikosfingolipidai tipas ir yra pasižymi tuo, kad jos struktūra junginio, kurio poliarinio grupė glikanų sudėtingą struktūrą sujungta su ceramidą pagrindas glikozidiniu obligacijų-B.

Jie yra klasifikuojami glikosfingolipidų „rutulio“ serijoje, turint pagrindinę bendrosios formos „Galα4Galβ4GlcβCer“ struktūrą, o jų nomenklatūra paprastai paremta cukraus likučių skaičiumi ir tipu polinėse galvutėse.

Bendroji „Globoside“ struktūra (Šaltinis: BQmUB2010017, per „Wikimedia Commons“)

Skirtingai nuo kitų sfingolipidų, globosidai yra normalios daugelio žinduolių nervų sisteminių organų ląstelių membranos. Pavyzdžiui, inkstai, žarnynas, plaučiai, antinksčiai ir eritrocitai.

Kaip ir visi membraniniai lipidai, globosidai turi svarbias struktūrines funkcijas formuojant ir užsakant lipidų dvisluoksnius sluoksnius.

Tačiau, skirtingai nuo rūgščių ar fosforilintų kolegų, globosidų funkcija yra susijusi ne tiek su signalinių molekulių gamyba, kiek su jų dalyvavimu plazmos membranoje esančiais glikokonjugatais.

Struktūra

Jie turi tam tikrų struktūrinių ir funkcinių panašumų su kitais gliukozingingolipidų grupės nariais: cerebrosidais, gangliozidais ir sulfatidais; įskaitant pagrindinio skeleto sudėtį ir šalutinius jo metabolizmo produktus.

Tačiau globosidai skiriasi nuo rūgščių glikosfingolipidų (tokių kaip gangliozidai) savo angliavandenių poliarinių grupių krūvio atžvilgiu, nes fiziologiniame pH jie yra elektriškai neutralūs, o tai, regis, daro didelę įtaką jų, kaip tarpląstelinės matricos, funkcijoms.

Šios poliarinės galvos grupės paprastai turi daugiau nei dvi cukraus molekules, tarp kurių dažniausiai yra D-gliukozė, D-galaktozė ir N-acetil-D-galaktozaminas, mažesniu mastu fukozė ir N-acetilgliukozaminas. .

Kaip ir kiti sfingolipidai, globosidai gali būti labai skirtingos molekulės, atsižvelgiant tiek į daugybę riebiųjų rūgščių, pritvirtintų prie sfingozino skeleto, derinius, tiek į galimus hidrofilinės dalies oligosacharidų grandinių variantus.

Biosintezė

Kelias prasideda keramido sinteze endoplazminiame retikulume (ER). Sfingozino stuburas pirmiausia susidaro kondensavus L-seriną ir palmitoil-CoA.

Vėliau keramidas susidaro veikiant ceramidų sintazės fermentams, kurie kondensuoja kitą riebalų rūgšties-CoA molekulę su sfingozino stuburu, esančiu anglies 2-oje padėtyje.

Vis dar ER, pagamintus keramidus galima modifikuoti pridedant galaktozės likučių, kad susidarytų galakto keramidai (GalCer), arba jie gali būti gabenami į Golgi kompleksą veikiant keramido pernešimo baltymams (CERT). ) arba vezikuliniu transportu.

Golgi komplekse keramidai gali būti glikozilinti, kad gautų gliukokeramidus (GlcCer).

Pridedamas sudėtingumas

GlcCer gaminamas ankstyvojo Golgi citozoliniame veide. Tada jis gali būti gabenamas į žaizdinį komplekso paviršių ir vėliau gali būti glikozilintas specialiais glikozidazės fermentais, kurie sukuria sudėtingesnius glikozingingolipidus.

Visų Glikosfingolipidų pirmtakai yra sintetinami Golgi komplekse veikiant glikoziltransferazėms iš GalCer arba GlcCer.

Šie fermentai perkelia specifinius angliavandenius iš atitinkamų nukleotidinių cukrų: UDP-gliukozės, UDP-galaktozės, CMP-sialinės rūgšties ir kt.

Kai GlcCer praeina per Golgi vezikulinės apyvartos sistemą, jis galaktozilinamas, kad susidarytų laktozilceramidas (LacCer). „LacCer“ yra šakos taškas, iš kurio sintetinami kitų glikozingingolipidų pirmtakai, tai yra molekulė, į kurią vėliau pridedami daugiau neutralių poliarinio cukraus liekanų. Šias reakcijas katalizuoja specifinės globosido sintazės.

Vieta

Šie lipidai daugiausia randami žmogaus audiniuose. Kaip ir daugelis glikosfingolipidų, globosidai yra praturtinti daugelio ląstelių plazminės membranos išoriniu paviršiumi.

Jie yra ypač svarbūs žmogaus eritrocituose, kur jie yra pagrindinė glikolipidų rūšis ląstelės paviršiuje.

Be to, kaip pažymėta aukščiau, jie yra daugelio nervų organų, daugiausia inkstų, plazminių membranų glikokonjugatų rinkinio dalis.

funkcijos

Globosidų funkcijos iki šiol nėra visiškai išaiškintos, tačiau žinoma, kad kai kurios rūšys padidina ląstelių proliferaciją ir judrumą, priešingai nei šių įvykių slopinimas, kurį sukelia kai kurie gangliozidai.

Tetraglikozilintas globosidas Gb4 (GalNAcβ3Galα4Galβ4GlcβCer) veikia vietoje jautriai atpažindamas eritrocitų struktūrinius sutrikimus ląstelių adhezijos procesų metu.

Naujausi tyrimai nustatė Gb4 įsitraukimą į ERK baltymų aktyvaciją karcinomos ląstelių linijose, o tai gali reikšti jo dalyvavimą naviko inicijavime. Šie baltymai priklauso mitogenais aktyvuotos baltymų kinazės (MAPK) signalizacijos kaskadai, susidedančiai iš elementų Raf, MEK ir ERK.

Buvo pranešta apie jų dalyvavimą kai kurių Shiga šeimos bakterinių toksinų, ypač globosido Gb3 (Galα4Galβ4GlcβCer), dar žinomo kaip CD77, receptorių, ekspresuotų nesubrendusiose B ląstelėse; taip pat kaip ŽIV adhezijos faktoriaus receptoriai (gp120) ir, atrodo, turi reikšmės tam tikroms vėžio rūšims ir kitoms ligoms.

Susijusios patologijos

Žmonėms yra daugybė lipidozės rūšių. Globosidai ir jų metaboliniai keliai yra ypač susiję su dviem ligomis: Fabry liga ir Sandhoff liga.

Fabry liga

Tai reiškia paveldimą sisteminį lyties sutrikimą, pirmą kartą pastebėtą pacientams, turintiems kelias purpurines dėmeles bambos srityje. Tai veikia organus, tokius kaip inkstai, širdį, akis, galūnes, dalį virškinimo trakto ir nervų sistemų.

Tai fermento keramido triheksozidazės metabolinio defekto produktas, atsakingas už triheksošiceramido hidrolizę - tarpinę medžiagą globosidų ir gangliozidų katabolizme, sukeliančią šių glikolipidų kaupimąsi audiniuose.

Sandhoffo liga

Ši patologija iš pradžių buvo apibūdinta kaip Tay-Sachso ligos variantas, susijęs su gangliozidų metabolizmu, tačiau tai taip pat rodo globosidų kaupimąsi vidaus organuose. Tai paveldimas sutrikimas su autosominiais recesyviniais modeliais, laipsniškai naikinantis neuronus ir nugaros smegenis.

Tai susiję su fermento β-N-acetilheksosaminidazės A ir B formų nebuvimu dėl HEXB geno mutacijų. Šie fermentai yra atsakingi už vieną iš kai kurių glikozingingolipidų skilimo etapų.

Nuorodos

1. Bieberich, E. (2004). Glikosfingolipidų metabolizmo ir ląstelių likimo sprendimų integracija vėžio ir kamieninėse ląstelėse: apžvalga ir hipotezė. „Glikokonjuguotas žurnalas“, 21, 315–327.
2. Brady, R., Gal, A., Bradley, R., Martensson, E., Warshaw, A., & Laster, L. (1967). Fermentinis Fabry ligos defektas. „The New England Journal of Medicine“, 276 (21), 1163–1167.
3. D'Angelo, G., Capasso, S., Sticco, L., & Russo, D. (2013). Glikozifingolipidai: sintezė ir funkcijos. „FEBS Journal“, 280, 6338–6353.
4. Eto, Y., ir Suzuki, K. (1971). Smegenų sfingoglikolipidai Krabbe globoidinių ląstelių leukodistrofijoje. Neurochemijos žurnalas, I (1966).
5. Jones, DH, Lingwood, CA, Barber, KR ir Grant, CWM (1997). Globosidas kaip membranos receptorius: oligosacharidų ryšio su hidrofobiniu domenu † svarstymas. Biochemija, 31 (97), 8539-8547.
6. Merrill, AH (2011). Sfingolipidų ir glikozfingolipidų metabolizmo keliai sfingolipidomikos epochoje. Cheminių medžiagų apžvalgos, 111 (10), 6387-6422.
7. Park, S., Kwak, C., Shayman, JA, & Hoe, J. (2012). Globosidas skatina ERK aktyvaciją sąveikaudamas su epidermio augimo faktoriaus receptoriais. Biochimica et Biophysica Acta, 1820 (7), 1141–1148.
8. JAV sveikatos ir žmogaus paslaugų departamentas (2008). Pagrindiniai genetikos duomenys Sandhoffo liga. Gauta iš www.ghr.nlm.nih.gov/condition/sandhoff-disease#definition
9. Spence, M., Ripley, B., Embil, J., & Tibbles, J. (1974). Naujas Sandhoffo ligos variantas. Pediatas. Res., 8, 628-637.
10. Tatematsu, M., Imaida, K., Ito, N., Togari, H., Suzuki, Y., & Ogiu, T. (1981). Sandhoffo liga. Acta Pathol. Jpn, 31 (3), 503–512.
11. Traversier, M., Gaslondes, T., Milesi, S., Michel, S., & Delannay, E. (2018). Poliariniai lipidai kosmetikoje: naujausios ekstrahavimo, atskyrimo, analizės ir pagrindinės taikymo tendencijos. „Phytochem Rev“, 7, 1–32.
12. Yamakawa, T., Yokoyama, S., & Kiso, N. (1962). Žmogaus eritrocitų pagrindinio globosido struktūra. Žurnalas apie biochemiją, 52 (3).