Gangliosides-structuur, functies, synthese en toepassingen

de ganglioside het zijn membraanspolipiden die behoren tot de klasse van zure glycosfingolipiden. Ze zijn de meest voorkomende glycolipiden en zijn betrokken bij de regulatie van veel membraaneigenschappen, evenals eiwitten die hiermee zijn geassocieerd. Ze komen vooral veel voor in de zenuwweefsels.

Ze worden gekenmerkt door de aanwezigheid van suikerresten met carboxylgroepen (siaalzuren) en samen met sulfatiden, die een sulfaatgroep bevatten O--gebonden in een glucose- of galactoserest. Ze vertegenwoordigen een van de twee families van zure glycosfingolipiden in eukaryoten.

De term ganglioside werd in 1939 bedacht door de Duitse biochemicus Ernst Klenk, toen deze verwees naar een mengsel van verbindingen geëxtraheerd uit de hersenen van een patiënt met de ziekte van Niemann-Pick. De eerste structuur van een ganglioside werd echter in 1963 opgehelderd.

Deel met anderen sfingolipide ceramide ruggengraat hydrofoob, die bestaat uit een molecuul van sfingosine gebonden door een amidebinding met een vetzuur met 16 tot 20 koolstofatomen met een dubbele binding in trans tussen de koolstoffen van posities 4 en 5.

index

• 1 structuur
  • 1.1 Kenmerken van de poolgroep
• 2 functies
  • 2.1 In het zenuwstelsel
  • 2.2 In celsignalering
  • 2.3 In de structuur
• 3 Samenvatting
  • 3.1 Verordening
• 4 toepassingen
• 5 Referenties

structuur

De gangliosiden worden gekenmerkt door de aanwezigheid in hun polaire kopgroep van oligosaccharideketens in welker samenstelling er moleculen van siaalzuur zijn verbonden door P-glycosidebindingen aan het hydrofobe skelet van ceramide..

Ze uiterst divers moleculen oog op de vele mogelijke combinaties van de oligosaccharide ketens verschillende siaalzuur en de apolaire staarten aan de ceramide ruggengraat beide sfingosine en vetzuren verbonden door amidebindingen genoemde geraamte.

In zenuwweefsel worden de meest voorkomende vetzuurketens van gangliosiden vertegenwoordigd door palmitinezuur en stearinezuur.

Kenmerken van de poolgroep

Het polaire kopgebied van deze sphingolipiden geeft ze een sterk hydrofiel karakter. Deze polaire groep is erg volumineus in vergelijking met die van fosfolipiden zoals fosfatidylcholine, bijvoorbeeld.

De reden voor deze volumineusheid heeft te maken met de grootte van de oligosaccharideketens, evenals met de hoeveelheid watermoleculen die met deze koolhydraten zijn geassocieerd..

Siaalzuren zijn derivaten van 5-amino-3,5-dideoxy-D-zuur-glycero-D-galacto-niet-2-ulopyranosoïsch of neuraminezuur. Er zijn drie soorten sialinezuren bekend in gangliosides:-N-acetyl, 5-N-acetyl-9-O-acetyl en 5-N-glycolyl-derivaat, wat het meest voorkomt bij gezonde mensen.

In het algemeen zijn zoogdieren (inclusief primaten) in staat om zuur te synthetiseren-N-glycolyl-neuramine, maar mensen moeten het krijgen van voedselbronnen.

De classificatie van deze lipiden kan gebaseerd zijn op zowel het aantal siaalzuurresten (van 1-5) als de positie van hetzelfde in het glycosfingolipidemolecuul.

De meest voorkomende oligosaccharidesequentie is het tetrasaccharide Galβ1-3GalNAcβ1-4Galβ1-4Glcβ, maar er kunnen ook minder residuen worden gevonden.

functies

De exacte biologische gevolgen van de gangliosiden zijn niet volledig opgehelderd, maar lijkt betrokken te zijn bij celdifferentiatie en morfogenese bij de binding van bepaalde virussen en bacteriën, en celadhesie processen typespecifieke als liganden voor eiwitten selectinen.

In het zenuwstelsel

Glycosfingolipiden met siaalzuur zijn van speciaal belang in het zenuwstelsel, vooral in de grijze stofcellen van de hersenen. Dit heeft te maken met het feit dat glycoconjugaten over het algemeen worden herkend als efficiënte voertuigen voor informatie en opslag voor cellen.

Ze bevinden zich voornamelijk in de buitenste monolaag van het plasmamembraan, dus ze hebben een belangrijke rol in glycocalyx, samen met glycoproteïnen en proteoglycanen..

Deze glycocalyx of extracellulaire matrix is ​​essentieel voor celbeweging en de activering van signaalroutes die betrokken zijn bij groei, proliferatie en genexpressie.

In cel signalering

Zoals wat gebeurt met andere sfingolipiden, hebben de bijproducten van gangliosideafbraak ook belangrijke functies, vooral bij signaleringprocessen en bij het recyclen van elementen voor de vorming van nieuwe lipidemoleculen..

Binnen de dubbellaag gangliosiden komen grotendeels de rijke rafts in sfingolipiden, waarbij "signalering domeinen glyco" die ook intercellulaire interacties en transmembraan signalering stabilisatie- en associatie met integrale eiwitten worden vastgesteld mediëren. Deze lipide vlotten dienen belangrijke functies in het immuunsysteem.

In de structuur

Vormen en bevorderen correcte vouwing belangrijke membraaneiwitten, zoals GM1 ganglioside bij het handhaven van de spiraalstructuur van de α-synucleïne-eiwit, waarvan de afwijkende vorm geassocieerd met de ziekte van Parkinson. Ze zijn ook in verband gebracht met de pathologieën van de ziekte van Huntington, Tay-Sachs en Alzheimer.

synthese

Glycosphingolipide biosynthese hangt grotendeels af intracellulair transport door de stroom vesicles van endoplasmatisch reticulum (ER) door het Golgi apparaat en eindigend op het plasmamembraan.

Het biosyntheseproces begint met de vorming van het ceramideskelet aan de cytoplasmatische zijde van de ER. De vorming van glycosfingolipiden treedt later op in het Golgi-apparaat.

De glycosidases-enzymen die verantwoordelijk zijn voor dit proces (glucosyltransferase en galactosyltransferase) worden gevonden aan de cytosolzijde van het Golgi-complex..

De toevoeging van siaalzuurresten aan de groeiende oligosaccharideketen wordt gekatalyseerd door enkele glycosyltransferasen die aan het membraan zijn gebonden, maar die beperkt zijn tot de luminale zijde van het Golgi-membraan..

Verschillende bewijslijnen suggereren dat de synthese van de eenvoudigste gangliosiden plaatsvindt in het vroege gebied van het Golgi-membraansysteem, terwijl de meer complexe die voorkomen in de meer "late" gebieden..

verordening

Synthese wordt in eerste instantie gereguleerd door de expressie van glycosyltransferasen, maar epigenetische gebeurtenissen kunnen ook een rol spelen, zoals de fosforylering van de betrokken enzymen en andere..

toepassingen

Sommige onderzoekers hebben hun aandacht gericht op het nut van een bepaalde ganglioside, GM1. Het toxine gesynthetiseerd door V. cholera bij de cholerische patiënten heeft het een subeenheid die verantwoordelijk is voor de specifieke herkenning van dit ganglioside, dat wordt gepresenteerd op het oppervlak van de slijmcellen van de darm.

Aldus is GM1 gebruikt voor de herkenning van markers van deze pathologie om te worden omvat in de synthese van liposomen die worden gebruikt voor de diagnose van cholera.

Andere toepassingen omvatten de synthese van specifieke gangliosiden en hun binding aan stabiele dragers voor diagnostische doeleinden of voor de zuivering en isolatie van verbindingen waarvoor ze affiniteit hebben. Er is ook vastgesteld dat ze kunnen dienen als markers voor sommige soorten kanker.

referenties

1. Groux-Degroote, S., Guérardel, Y., Julien, S., en Deannoy, P. (2015). Gangliosides in borstkanker: nieuwe perspectieven. Biochemie (Moskou), 80(7), 808-819.
2. Ho, J.A., Wu, L., Huang, M., Lin, Y., Baeumner, A.J., Durst, R.A., & York, N. (2007). Toepassing van ganglioside-gevoelige liposomen in een stroominjectie Immunoanalytisch systeem voor de bepaling van choleratoxine. Anal. Chem., 79(1), 10795-10799.
3. Kanfer, J., & Hakomori, S. (1983). Sphingolipid-biochemie. (D. Hanahan, Ed.), Handbook of Lipid Research 3 (1e ed.). Plenum Press.
4. Lodish, H., Berk, A., Kaiser, C.A., Krieger, M., Bretscher, A., Ploegh, H., Martin, K. (2003). Moleculaire celbiologie (5de ed.). Freeman, W. H. & Company.
5. O'Brien, J. (1981). Ganglioside bewaarziekten: een bijgewerkte review. Ital. J. Neurol. Sci., 3, 219-226.
6. Sonnino, S. (2018). Gangliosiden. In S. Sonnino & A. Prinetti (redacteuren), Methoden in Molecular Biology 1804. Humana Press.
7. Tayot, J.-L. (1983). 244,312. Verenigde Staten.
8. van Echten, G., & Sandhoff, K. (1993). Gangliosidemetabolisme. The Journal of Biological Chemistry, 268(8), 5341-5344.