Štruktúra glosov, biosyntéza, funkcie a patológie



globosides sú typom sfingolipidov patriacich do heterogénnej rodiny glykosfingolipidov a sú charakterizované tým, že majú vo svojich štruktúrach polárnu skupinu zloženú z komplexných štruktúr glykánov spojených s ceramidovým skeletom B-glykozidovou väzbou.

Sú klasifikované v rámci "balónovej" série glykosfingolipidov prítomnosťou centrálnej štruktúry všeobecnej formy Galα4Galp4GlcpCer a všeobecne ich názvoslovie je založené na počte a type sladkých zvyškov polárnych hláv..

Na rozdiel od iných sfingolipidov sú globosidy normálnymi zložkami bunkových membrán nervových systémových orgánov mnohých cicavcov. Napríklad obličky, črevo, pľúca, nadobličky a erytrocyty.

Ako všetky membránové lipidy, aj globidy majú dôležité štruktúrne funkcie pri tvorbe a usporiadaní lipidových dvojvrstiev..

Na rozdiel od ich kyslých alebo fosforylovaných náprotivkov však úloha globózy nesúvisí s produkciou signálnych molekúl, ale skôr s ich účasťou ako súčasti glykokonjugátov v plazmatickej membráne..

index

  • 1 Štruktúra
  • 2 Biosyntéza
    • 2.1 Pridanie komplexnosti
  • 3 Poloha
  • 4 Funkcie
  • 5 Súvisiace patológie
    • 5.1 Fabryho choroba
    • 5.2 Sandhoffova choroba
  • 6 Referencie

štruktúra

Zdieľajú niektoré štrukturálne a funkčné podobnosti s ostatnými členmi skupiny glykosfingolipidov: cerebrosidy, gangliosidy a sulfatidy; medzi nimi zloženie hlavnej kostry a vedľajšie produkty jej metabolizmu.

Glubozidy sa však líšia od kyslých glykosfingolipidov (ako sú gangliosidy), pokiaľ ide o náboj ich uhľovodíkových polárnych skupín, pretože sú pri fyziologickom pH elektricky neutrálne, čo sa zdá mať silný vplyv na ich funkcie ako súčasť extracelulárnej matrice.

Tieto skupiny polárnych hláv majú obvykle viac ako dve molekuly cukru, medzi ktorými sú zvyčajne D-glukóza, D-galaktóza a N-acetyl-D-galaktozamín, v menšom rozsahu fukóza a N-acetylglukosamin.

Podobne ako u iných sfingolipidov, aj globosidy môžu byť veľmi rôznorodými molekulami, buď s prihliadnutím na viaceré kombinácie mastných kyselín viazaných na sfingozínový skelet alebo na možné variácie oligosacharidových reťazcov hydrofilnej časti..

biosyntéza

Cesta začína syntézou ceramidu v endoplazmatickom retikule (ER). Najprv sa vytvorí sfingozínový skelet kondenzáciou L-serínu a palmitoyl-CoA.

Ceramid je generovaný neskôr pôsobením enzýmov ceramid syntázy, ktoré kondenzujú ďalšiu molekulu mastnej kyseliny-CoA so skeletom sfingozínu v uhlíku polohy 2..

Dokonca aj v ER môžu byť produkované ceramidy modifikované pridaním galaktózového zvyšku za vzniku galakto ceramidov (GalCer), alebo môžu byť namiesto toho transportované do Golgiho komplexu alebo pôsobením ceramidových transferových proteínov (CERT). ) alebo pomocou vezikulárnej dopravy.

V Golgiho komplexe môžu byť ceramidy glykozylované za vzniku gluko ceramidov (GlcCer)..

Pridanie zložitosti

GlcCer je produkovaný na cytosolickej tvári raného Golgiho. Potom môže byť transportovaný na luminálnu stranu komplexu a následne glykozylovaný špecifickými glykozidázovými enzýmami, ktoré generujú komplexnejšie glykosfingolipidy..

Bežné prekurzory všetkých glykosfingolipidov sa syntetizujú v Golgiho komplexe pôsobením glykozyltransferáz z GalCer alebo GlcCer..

Tieto enzýmy prenášajú špecifické sacharidy z príslušných nukleotidových cukrov: UDP-glukóza, UDP-galaktóza, CMP-kyselina sialová atď..

Keď GlcCer prechádza cez Golgiho vezikulárny dopravný systém, je galaktozylovaný za vzniku laktozylceramidu (LacCer). LacCer je bod vetvenia, z ktorého sa syntetizujú prekurzory iných glykosfingolipidov, to znamená molekula, ku ktorej sa neskôr pridajú neutrálnejšie polárne cukry. Tieto reakcie sú katalyzované špecifickými globidozid syntázami.

umiestnenia

Tieto lipidy sa nachádzajú hlavne v ľudských tkanivách. Podobne ako mnoho glykosfingolipidov, aj globoóza je obohatená na vonkajšej strane plazmatickej membrány mnohých buniek.

Sú obzvlášť dôležité v ľudských erytrocytoch, kde predstavujú hlavný typ glykolipidu na povrchu buniek.

Okrem toho, ako je uvedené vyššie, sú súčasťou súboru glykokonjugátov plazmatických membrán mnohých nervových orgánov, najmä obličiek..

funkcie

Funkcie globosidov neboli doteraz úplne objasnené, ale je známe, že niektoré druhy zvyšujú bunkovú proliferáciu a motilitu, na rozdiel od inhibície týchto príhod spôsobených niektorými gangliosidmi..

Glykozylovaný tetra globoid, Gb4 (GalNAcp3Galα4Galp4GlcβCer), pracuje pri lokálnom rozpoznaní štrukturálnych porúch erytrocytov počas procesov bunkovej adhézie.

Nedávne štúdie určili zapojenie Gb4 do aktivácie ERK proteínov v bunkových líniách karcinómu, čo by mohlo znamenať ich účasť na iniciácii nádoru. Tieto proteíny patria do signálnej kaskády mitogénom aktivovaných proteínkináz (MAPK), ktoré sa skladajú z prvkov Raf, MEK a ERK..

Jeho účasť bola opísaná ako receptory pre niektoré bakteriálne toxíny z rodiny Shiga, konkrétne Gb3 globóza (Gala4Galp4GlcpCer), tiež známa ako CD77, exprimovaná v nezrelých B bunkách; ako receptory pre adhézny faktor HIV (gp120) a zdá sa, že majú vplyv na určité typy rakoviny a iných ochorení.

Súvisiace patológie

Existuje mnoho typov lipidózy u ľudí. Globozidy a ich metabolické cesty súvisia najmä s dvoma chorobami: Fabryho chorobou a Sandhoffovou chorobou.

Fabryho choroba

Vzťahuje sa na dedičnú systémovú poruchu spojenú so sexom, ktorá bola prvýkrát pozorovaná u pacientov s viacnásobnými fialovými škvrnami v pupočnej oblasti. Ovplyvňuje orgány, ako sú obličky, srdce, oči, končatiny, časť gastrointestinálneho a nervového systému.

Je produktom metabolického defektu enzýmu ceramid trihexosidázy, ktorý je zodpovedný za hydrolýzu trihexosiceramidu, sprostredkovateľa katabolizmu globidov a gangliosidov, ktorý spôsobuje akumuláciu týchto glykolipidov v tkanivách..

Sandhoffova choroba

Táto patológia bola spočiatku opísaná ako variant Tay-Sachsovej choroby, ktorá súvisí s metabolizmom gangliosidov, ale tiež predstavuje akumuláciu globidov vo vnútornostiach. Je to dedičné ochorenie s autozomálne recesívnymi modelmi, ktoré progresívne ničí neuróny a miechu.

To súvisí s neprítomnosťou foriem A a B enzýmu p-N-acetylhexosaminidázu v dôsledku mutácií v géne HEXB. Tieto enzýmy sú zodpovedné za jeden z krokov degradácie niektorých glykosfingolipidov.

referencie

  1. Bieberich, E. (2004). Integrácia metabolizmu glykospingolipidov a rozhodnutí o bunkovom osude u rakovinových a kmeňových buniek: Prehľad a hypotéza. Glykokonjugátový žurnál, 21, 315-327.
  2. Brady, R., Gal, A., Bradley, R., Martensson, E., Warshaw, A., & Laster, L. (1967). Enzymatický defekt vo Fabryho chorobe. New England Journal of Medicine, 276(21), 1163-1167.
  3. D'Angelo, G., Capasso, S., Sticco, L., & Russo, D. (2013). Glykosphingolipidy: syntéza a funkcie. FEBS Journal, 280, 6338-6353.
  4. Eto, Y., & Suzuki, K. (1971). Mozgové sfingoglykolipidy v leukodystrofii Krabbeho globoidnej bunky. Journal of Neurochemistry, ja(1966).
  5. Jones, D. H., Lingwood, C. A., Barber, K. R., & Grant, C. W. M. (1997). Gluboside ako membránový receptor: Zváženie komunikácie oligosacharidov s hydrofóbnou doménou †. biochémie, 31(97), 8539-8547.
  6. Merrill, A. H. (2011). Metabolické dráhy sfingolipidov a glykosfingolipidov v ére sfingolipidomík. Chemické recenzie, 111(10), 6387-6422.
  7.  Park, S., Kwak, C., Shayman, J.A., & Hoe, J. (2012). Globoside podporuje aktiváciu ERK interakciou s receptorom epidermálneho rastového faktora. Biochimica a Biophysica Acta, 1820(7), 1141-1148.
  8.  USA Katedra zdravotníctva a sociálnych služieb (2008). Genetics Home Reference Sandhoffova choroba. Zdroj: www.ghr.nlm.nih.gov/condition/sandhoff-disease#definition
  9. Spence, M., Ripley, B., Embil, J., & Tibbles, J. (1974). Nový variant Sandhoffovej choroby. Pedi. hovädzie mäso., 8, 628-637.
  10. Tatematsu, M., Imaida, K., Ito, N., Togari, H., Suzuki, Y., & Ogiu, T. (1981). Sandhoffova choroba. Acta Pathol. Jpn, 31(3), 503-512.
  11. Traversier, M., Gaslondes, T., Milesi, S., Michel, S., & Delannay, E. (2018). Polárne lipidy v kozmetike: nedávne trendy v extrakcii, separácii, analýze a hlavných aplikáciách. Phytochem Rev, 7, 1-32.
  12. Yamakawa, T., Yokoyama, S., & Kiso, N. (1962). Štruktúra hlavného globozidu ľudských erytrocytov. Journal of Biochemistry, 52(3).