Struktura glosidů, biosyntéza, funkce a patologie



globidosidy jsou typem sfingolipidů patřících do heterogenní rodiny glykosfingolipidů a jsou charakterizovány tím, že mají ve svých strukturách polární skupinu složenou z komplexních strukturních glykanů spojených s ceramidovým skeletem B-glykosidovou vazbou.

Jsou klasifikovány v rámci "balónek" řady glykosfingolipidů přítomností centrální struktury obecné formy Galα4Galp4GlcβCer a obecně je jejich názvosloví založeno na počtu a typu sladkých zbytků polárních hlav.

Na rozdíl od jiných sfingolipidů jsou globosidy normálními složkami buněčných membrán nervových systémových orgánů mnoha savců. Například ledviny, střevo, plíce, nadledvinky a erytrocyty.

Stejně jako všechny membránové lipidy mají globidy důležité strukturní funkce při tvorbě a uspořádání lipidových dvojvrstev..

Na rozdíl od jejich kyselých nebo fosforylovaných protějšků však úloha globosy nesouvisí s produkcí signálních molekul, ale spíše s jejich účastí jako součástí glykokonjugátů v plazmatické membráně..

Index

  • 1 Struktura
  • 2 Biosyntéza
    • 2.1 Doplnění složitosti
  • 3 Poloha
  • 4 Funkce
  • 5 Související patologie
    • 5.1 Fabryho choroba
    • 5.2 Sandhoffova choroba
  • 6 Odkazy

Struktura

Sdílejí některé strukturní a funkční podobnosti s ostatními členy skupiny glykosfingolipidů: cerebrosidy, gangliosidy a sulfatidy; mezi nimi složení hlavního skeletu a vedlejších produktů jeho metabolismu.

Glubosidy se však liší od kyselých glykosfingolipidů (jako jsou gangliosidy) s ohledem na náboj jejich uhlohydrátových polárních skupin, protože jsou při fyziologickém pH elektricky neutrální, což má zřejmě silné důsledky pro jejich funkce jako součást extracelulární matrix.

Tyto skupiny polárních hlav mají obvykle více než dvě molekuly cukru, mezi nimiž jsou běžně D-glukóza, D-galaktosa a N-acetyl-D-galaktosamin, a v menší míře fukóza a N-acetylglukosamin.

Stejně jako u jiných sfingolipidů mohou být globosidy velmi různorodými molekulami, buď s přihlédnutím k mnoha kombinacím mastných kyselin připojených ke sfingosinové kostře nebo k možným variantám oligosacharidových řetězců hydrofilní části..

Biosyntéza

Cesta začíná syntézou ceramidu v endoplazmatickém retikulu (ER). Nejprve se vytvoří sfingosinový skelet kondenzací L-serinu a palmitoyl-CoA.

Ceramid je generován později působením enzymů ceramid synthas, které kondenzují další molekulu mastné kyseliny-CoA se skeletem sfingosinu v uhlíku polohy 2..

Dokonce i v ER mohou být produkované ceramidy modifikovány přidáním galaktózového zbytku za vzniku galakto ceramidů (GalCer), nebo mohou být místo toho transportovány do Golgiho komplexu nebo působením ceramidových transferových proteinů (CERT). ) nebo pomocí vezikulární dopravy.

V Golgiho komplexu mohou být ceramidy glykosylovány za vzniku gluko ceramidů (GlcCer).

Přidání složitosti

GlcCer je produkován na cytosolické ploše raného Golgiho. Poté může být transportován na luminální stranu komplexu a následně glykosylován specifickými glykosidázovými enzymy, které generují složitější glykosfingolipidy..

Běžné prekurzory všech glykosfingolipidů jsou syntetizovány v Golgiho komplexu působením glykosyltransferáz z GalCer nebo GlcCer.

Tyto enzymy přenášejí specifické sacharidy z příslušných nukleotidových cukrů: UDP-glukóza, UDP-galaktóza, CMP-kyselina sialová atd..

Když GlcCer projde Golgiho vezikulárním dopravním systémem, je galaktosylován za vzniku laktosylceramidu (LacCer). LacCer je větev, ze které jsou syntetizovány prekurzory jiných glykosfingolipidů, tj. Molekula, ke které jsou později přidány neutrální polární cukry. Tyto reakce jsou katalyzovány specifickými globidosidsyntázami.

Poloha

Tyto lipidy se nacházejí hlavně v lidských tkáních. Stejně jako mnoho glykosfingolipidů se globosa obohacuje na vnější straně plazmatické membrány mnoha buněk.

Jsou zvláště důležité v lidských erytrocytech, kde představují hlavní typ glykolipidu na povrchu buněk.

Dále, jak je uvedeno výše, jsou součástí souboru glykokonjugátů plazmatických membrán mnoha nervových orgánů, zejména ledvin..

Funkce

Funkce globosidů nebyly dosud zcela objasněny, ale je známo, že některé druhy zvyšují buněčnou proliferaci a motilitu, na rozdíl od inhibice těchto příhod způsobených některými gangliosidy..

Glykosylovaný tetra globoside, Gb4 (GalNAcβ3Galα4Galp4GlcβCer), pracuje v místně citlivém rozpoznávání strukturálních poruch erytrocytů během procesů buněčné adheze.

Nedávné studie určily zapojení Gb4 do aktivace proteinů ERK v buněčných liniích karcinomu, což by mohlo znamenat jejich účast na iniciaci nádoru. Tyto proteiny patří do signální kaskády mitogenem aktivovaných protein kináz (MAPK), které se skládají z prvků Raf, MEK a ERK..

Jeho účast byla hlášena jako receptory pro některé bakteriální toxiny rodiny Shiga, konkrétně Gb3 globose (Galα4Galp4GlcpCer), také známý jako CD77, exprimovaný v nezralých B buňkách; také jako receptory pro faktor adheze HIV (gp120) a zdá se, že má dopad na určité typy rakoviny a jiných onemocnění.

Související patologie

U lidí existuje mnoho typů lipidóz. Globosidy a jejich metabolické cesty jsou spojeny zejména se dvěma onemocněními: Fabryho chorobou a Sandhoffovou chorobou.

Fabryho nemoc

Jedná se o dědičnou systémovou poruchu spojenou se sexem, která byla poprvé pozorována u pacientů s mnohočetnými fialovými skvrnami v pupeční oblasti. Ovlivňuje orgány jako ledviny, srdce, oči, končetiny, část gastrointestinálního a nervového systému.

Je produktem metabolického defektu v enzymu ceramid trihexosidáze, který je zodpovědný za hydrolýzu trihexosiceramidu, prostředkem katabolismu globidů a gangliosidů, který způsobuje akumulaci těchto glykolipidů ve tkáních..

Sandhoffova choroba

Tato patologie byla zpočátku popsána jako varianta Tay-Sachsovy choroby, související s metabolismem gangliosidů, ale to také představuje akumulaci globidos ve vnitřcích. Je to dědičné onemocnění s autosomálně recesivními modely, které postupně ničí neurony a míchu.

To souvisí s nepřítomností A a B forem enzymu β-N-acetylhexosaminidasu v důsledku mutací v genu HEXB. Tyto enzymy jsou zodpovědné za jeden z kroků degradace některých glykosfingolipidů.

Odkazy

  1. Bieberich, E. (2004). Integrace metabolismu glykosfingolipidů a buněčného osudu u nádorových a kmenových buněk: Přehled a hypotéza. Glykokonjugátový žurnál, 21, 315-327.
  2. Brady, R., Gal, A., Bradley, R., Martensson, E., Warshaw, A., & Laster, L. (1967). Enzymatický defekt ve Fabryho nemoci. Nový anglický žurnál medicíny, 276(21), 1163-1167.
  3. D'Angelo, G., Capasso, S., Sticco, L., & Russo, D. (2013). Glykospingolipidy: syntéza a funkce. Časopis FEBS, 280, 6338-6353.
  4. Eto, Y., & Suzuki, K. (1971). Mozkové sfingoglykolipidy v leukodystrofii Krabbeho globoidní buňky. Journal of Neurochemistry, Já(1966).
  5. Jones, D. H., Lingwood, C. A., Barber, K. R., & Grant, C. W. M. (1997). Globoside jako membránový receptor: Posouzení komunikace oligosacharidů s hydrofobní doménou †. Biochemie, 31(97), 8539-8547.
  6. Merrill, A. H. (2011). Metabolické dráhy sfingolipidů a glykosfingolipidů v éře sfingolipidomik. Chemické recenze, 111(10), 6387-6422.
  7.  Park, S., Kwak, C., Shayman, J.A., & Hoe, J. (2012). Globoside podporuje aktivaci ERK interakcí s receptorem epidermálního růstového faktoru. Biochimica et Biophysica Acta, 1820(7), 1141-1148.
  8.  USA Katedra zdravotnictví a sociálních služeb (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). Nová varianta Sandhoffovy choroby. Pediat. Res., 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). Polární lipidy v kosmetice: nedávné trendy v extrakci, separaci, analýze a hlavních aplikacích. Phytochem Rev, 7, 1-32.
  12. Yamakawa, T., Yokoyama, S., & Kiso, N. (1962). Struktura hlavního glosboidu lidských erytrocytů. Žurnál biochemie, 52(3).