Struktur, fungsi, sintesis dan aplikasi Gangliosides



The gangliosides mereka adalah sphingolipid membran kepunyaan kelas glycosphingolipid berasid. Mereka adalah glycolipid yang paling banyak dan terlibat dalam peraturan banyak sifat membran, serta protein yang berkaitan dengannya. Mereka sangat banyak dalam tisu saraf.

Mereka dicirikan oleh kehadiran residu gula dengan kumpulan karboksil (asid sialik) dan bersama-sama dengan sulfatida, yang mengandungi kumpulan sulfat O--terikat dalam sisa glukosa atau galaktosa. Mereka mewakili salah satu daripada dua keluarga glycosphingolipids berasid dalam eukariota.

Istilah ganglioside dicipta pada tahun 1939 oleh ahli biokimia Jerman, Ernst Klenk, ketika merujuk kepada campuran sebatian yang diekstrak dari otak pesakit dengan penyakit Niemann-Pick. Walau bagaimanapun, struktur pertama ganglioside telah dijelaskan pada tahun 1963.

Kongsi dengan orang lain sphingolipid hidrofobik tulang belakang ceramide, yang terdiri oleh molekul sphingosine terikat dengan hubungan amide kepada asid lemak 16 hingga 20 atom karbon dengan ikatan kembar dalam trans antara karbon kedudukan 4 dan 5.

Indeks

  • 1 Struktur
    • 1.1 Ciri-ciri kumpulan kutub
  • 2 Fungsi
    • 2.1 Dalam sistem saraf
    • 2.2 Dalam isyarat sel
    • 2.3 Dalam struktur
  • 3 Ringkasan
    • 3.1 Peraturan
  • 4 Aplikasi
  • 5 Rujukan

Struktur

Gangliosida dicirikan dengan membentangkan dalam rantaian kumpulan kepala kutub oligosaccharides dalam komposisi adalah molekul asid sialik dihubungkan oleh rangkaian β-glycosidic kepada tulang belakang hidrofobik ceramide.

Mereka adalah sangat pelbagai molekul memandangkan banyak kemungkinan kombinasi daripada rantaian oligosakarida, pelbagai jenis asid sialik dan ekor apolar melekat pada tulang belakang ceramide, kedua-sphingosine dan asid lemak dikaitkan dengan hubungan amide berkata rangka.

Dalam tisu saraf, rantai asid lemak yang paling biasa di kalangan gangliosida diwakili oleh asid palmitik dan stearic.

Ciri-ciri kumpulan kutub

Wilayah kepala polar ini sphingolipid memberi mereka watak hidrofilik yang kuat. Kumpulan kutub ini sangat besar berbanding dengan fosfolipid seperti phosphatidylcholine, sebagai contoh.

Alasan untuk voluminosity ini mempunyai kaitan dengan saiz rantai oligosakarida, serta dengan jumlah molekul air yang berkaitan dengan karbohidrat ini.

Asid sialik adalah derivatif asid 5-amino-3,5-dideoxy-D-glicero-D-galacto-bukan 2-ulopyranosoic, atau asid neuraminik. Terdapat tiga jenis asid sialik yang diketahui dalam gangliosida:-N-asetil, 5-N-acetyl-9-O-asetil dan 5-N-glycolyl-derivative, yang paling biasa di kalangan manusia yang sihat.

Pada mamalia umum (termasuk primata) dapat mensintesis asid-N-glycolyl-neuraminic, tetapi manusia mesti mendapatkannya dari sumber makanan.

Klasifikasi lipid ini boleh berdasarkan kedua-dua bilangan residu asid sialik (dari 1-5), serta kedudukan yang sama dalam molekul glycosphingolipid.

Urutan oligosakarida yang paling biasa ialah tetrasakarida Galβ1-3GalNAcβ1-4Galβ1-4Glcβ, tetapi residu yang lebih sedikit juga boleh dijumpai.

Fungsi

Implikasi biologi tepat daripada gangliosida belum sepenuhnya difahami, bagaimanapun, seolah-olah terlibat dalam pembezaan sel dan morfogenesis dalam mengikat virus tertentu dan bakteria, dan proses lekatan sel jenis khusus sebagai ligan protein selectins.

Dalam sistem saraf

Glycosphingolipids dengan asid sialik adalah relevan khusus dalam sistem saraf, terutamanya dalam sel-sel perkara kelabu otak. Ini berkaitan dengan fakta bahawa glycoconjugates, pada umumnya, diiktiraf sebagai kenderaan yang cekap maklumat dan penyimpanan untuk sel.

Mereka terletak terutamanya dalam monolayer luar membran plasma, jadi mereka mempunyai penyertaan penting dalam glycocalyx, bersama-sama dengan glycoprotein dan proteoglycans.

Matriks glycocalyx atau extracellular ini penting untuk pergerakan sel dan pengaktifan laluan isyarat yang terlibat dalam pertumbuhan, percambahan dan ekspresi gen.

Dalam isyarat sel

Seperti apa yang berlaku dengan sphingolipids lain, hasil sampingan degradasi gangliosida juga mempunyai fungsi penting, terutama dalam isyarat proses dan kitar semula unsur-unsur untuk pembentukan molekul lipid baru.

Dalam gangliosida bilayer berlaku sebahagian besarnya dalam rakit lipid kaya dengan sphingolipids, di mana "isyarat domain glyco" yang juga menjadi pengantara interaksi intercellular dan transmembran isyarat penstabilan dan persatuan dengan protein penting yang ditubuhkan. Ini rakit lipid memainkan peranan penting dalam sistem imun.

Dalam strukturnya

Membentuk dan menggalakkan lipatan betul protein membran penting, seperti GM1 ganglioside dalam mengekalkan struktur heliks daripada protein α-synuclein, yang bentuk menyeleweng dikaitkan dengan penyakit Parkinson. Mereka juga telah dikaitkan dengan patologi penyakit Huntington, Tay-Sachs dan Alzheimer.

Sintesis

biosintesis Glycosphingolipid bergantung kepada pengangkutan intraselular melalui vesikel aliran dari retikulum endoplasma (ER) melalui radas Golgi dan berakhir pada membran plasma.

Proses biosintetik bermula dengan pembentukan rangka ceramide pada sisi sitoplasmik ER. Pembentukan glycosphingolipids berlaku kemudian di radas Golgi.

Enzim glikosidase yang bertanggungjawab untuk proses ini (glucosyltransferase dan galactosyltransferase) didapati di bahagian sitosol kompleks Golgi..

Menambah sisa-sisa asid sialik kepada rantaian oligosakarida yang semakin meningkat ia dimangkinkan oleh beberapa glycosyltransferases membran terikat, tetapi adalah terhad kepada bahagian berongga membran Golgi yang.

Bukti yang berbeza menunjukkan bahawa sintesis gangliosida paling mudah berlaku di rantau awal sistem membran Golgi, sementara yang lebih kompleks berlaku di kawasan yang lebih "terlambat"..

Peraturan

Sintesis dikawal pada mulanya dengan ungkapan glycosyltransferases, tetapi peristiwa epigenetik juga mungkin terlibat, seperti fosforilasi enzim yang terlibat dan lain-lain..

Permohonan

Sesetengah penyelidik menumpukan perhatian mereka terhadap kegunaan ganglioside tertentu, GM1. Toksin disintesis oleh V. cholera dalam pesakit choleric ia mempunyai subunit yang bertanggungjawab untuk pengiktirafan spesifik ganglioside ini, yang dibentangkan pada permukaan sel-sel mukosa usus.

Oleh itu, GM1 telah digunakan untuk pengiktirafan penanda patologi ini untuk dimasukkan ke dalam sintesis liposom yang digunakan untuk diagnosis kolera.

Aplikasi lain termasuk sintesis gangliosida tertentu dan mengikat mereka kepada sokongan yang stabil untuk tujuan diagnostik atau untuk pemurnian dan pengasingan sebatian yang mempunyai persamaan. Ia juga telah ditentukan bahawa mereka boleh bertindak sebagai penanda untuk beberapa jenis kanser.

Rujukan

  1. Groux-Degroote, S., Guérardel, Y., Julien, S., & Deannoy, P. (2015). Gangliosides dalam Kanser Payudara: Perspektif Baru. Biokimia (Moscow), 80(7), 808-819.
  2. Ho, J.A., Wu, L., Huang, M., Lin, Y., Baeumner, A.J., Durst, R.A., & York, N. (2007). Penggunaan Liposom-Kelenjar Ganglioside dalam Suntikan Aliran Sistem Immunoanalytical untuk Penentuan Toksin Cholera. Dubur Chem., 79(1), 10795-10799.
  3. Kanfer, J., & Hakomori, S. (1983). Biokimia Sphingolipid. (D. Hanahan, Ed.), Buku Panduan Penyelidikan Lipid 3 (Ed ed.). Plenum Press.
  4. Lodish, H., Berk, A., Kaiser, C.A., Krieger, M., Bretscher, A., Ploegh, H., Martin, K. (2003). Biologi Sel Molekul (Edisi ke-5). Freeman, W. H. & Syarikat.
  5. O'Brien, J. (1981). Penyakit simpanan ganglioside: kajian semula yang diperbaharui. Ital. J. Neurol. Sci., 3, 219-226.
  6. Sonnino, S. (2018). Gangliosides. Dalam S. Sonnino & A. Prinetti (Eds.), Kaedah dalam Biologi Molekul 1804. Humana Press.
  7. Tayot, J.-L. (1983). 244,312. Amerika Syarikat.
  8. van Echten, G., & Sandhoff, K. (1993). Metabolisme Ganglioside. Jurnal Kimia Biologi, 268(8), 5341-5344.