Globosidestructuur, biosynthese, functies en pathologieën



de globosiden Ze zijn een soort sfingolipide die behoren tot de familie van heterogene glycosfingolipiden en worden gekenmerkt doordat ze in zijn structuur een polaire groep die bestaat uit complexe structuur glycanen gebonden aan een ceramide backbone door een glycosidische verbinding B-.

Zij behoren tot de serie "ballon" van glycosfingolipiden door de aanwezigheid van een centrale structuur van de algemene vorm Galα4Galβ4GlcβCer en algemeen nomenclatuur is gebaseerd op het aantal en type suikerresten van de polaire hoofdgroepen.

In tegenstelling tot andere sfingolipiden zijn globosiden normale bestanddelen van de celmembranen van niet-zenuwstelselorganen van veel zoogdieren. Bijvoorbeeld de nieren, de darm, de longen, de bijnieren en de erytrocyten.

Zoals alle membraanlipiden hebben globiden belangrijke structurele functies bij de vorming en ordening van lipidedubbellagen..

In tegenstelling tot hun zure of gefosforyleerde tegenhangers, is de rol van bolvormig niet gerelateerd aan de productie van signaalmoleculen, maar eerder aan hun deelname als onderdeel van de glycoconjugaten in het plasmamembraan..

index

  • 1 structuur
  • 2 Biosynthese
    • 2.1 Toevoegen van complexiteit
  • 3 Locatie
  • 4 functies
  • 5 Gerelateerde pathologieën
    • 5.1 De ziekte van Fabry
    • 5.2 De ziekte van Sandhoff
  • 6 Referenties

structuur

Ze delen enkele structurele en functionele overeenkomsten met de andere leden van de groep van glycosfingolipiden: cerebrosiden, gangliosiden en sulfatiden; waaronder de samenstelling van het hoofdskelet en de bijproducten van zijn metabolisme.

Echter, globosiden verschillen van zure glycosfingolipiden (zoals ganglioside) voor het opladen van de koolhydraat polaire groepen, aangezien zij elektrisch neutraal bij fysiologische pH, die lijkt te ernstige gevolgen heeft voor zijn functie als onderdeel van de extracellulaire matrix.

Deze polaire hoofdgroepen hebben normaal meer dan twee suikermoleculen, waaronder gewoonlijk D-glucose, D-galactose en N-acetyl-D-galactosamine, en in mindere mate fucose en N-acetylglucosamine.

Evenals bij de andere sfingolipiden, kan de globosiden zeer verschillende moleculen, hetzij gezien de meervoudige combinaties van vetzuren in de oligosaccharide ketens van het hydrofiele deel aan de ruggengraat van sfingosine of variatiemogelijkheden.

biosynthese

De route begint met de synthese van ceramide in het endoplasmatisch reticulum (ER). Eerst wordt het sfingosineskelet gevormd door condensatie van een L-serine en een palmitoyl-CoA.

Het ceramide wordt later gegenereerd door de werking van de ceramidesynthasen-enzymen, die een ander molecuul van vetzuur-CoA met het sfingosineskelet in het koolstof van positie 2 condenseren.

Zelfs in het ER, kan ceramide geproduceerd worden gemodificeerd door toevoeging van een galactose residu ceramiden galacto (GalCer) te vormen, of in plaats daarvan naar het Golgi-complex getransporteerd door de werking van transporterende eiwitten van ceramiden (CERT ) of via vesiculair transport.

In het Golgi-complex kunnen ceramiden geglycosyleerd worden om gluco-ceramiden te produceren (GlcCer).

Toevoeging van complexiteit

GlcCer wordt geproduceerd op het cytosolische vlak van het vroege Golgi. Het kan vervolgens worden getransporteerd naar de luminale zijde van het complex en vervolgens worden geglycosyleerd door specifieke glycosidase-enzymen die complexere glycosfingolipiden genereren..

De algemene precursors van alle glycosfingolipiden worden gesynthetiseerd in het Golgi-complex door de werking van glycosyltransferasen uit GalCer of GlcCer.

Deze enzymen brengen specifieke koolhydraten over van de juiste nucleotidesuikers: UDP-glucose, UDP-galactose, CMP-siaalzuur, enz..

Wanneer de GlcCer door het Golgi vesiculaire verkeerssysteem gaat, wordt het galactosylated om lactosylceramide (LacCer) te produceren. De LacCer is het vertakkingspunt waaruit de voorlopers van de andere glycosfingolipiden worden gesynthetiseerd, dat wil zeggen het molecuul waarnaar later meer neutrale polaire suikers worden toegevoegd. Deze reacties worden gekatalyseerd door specifieke globidosidesynthasen.

plaats

Deze lipiden worden voornamelijk in menselijke weefsels gevonden. Zoals veel glycosfingolipiden zijn bolvormige cellen verrijkt aan de buitenkant van het plasmamembraan van veel cellen.

Ze zijn vooral belangrijk in menselijke erytrocyten, waar ze het belangrijkste type glycolipide van het celoppervlak vormen.

Verder, zoals hierboven opgemerkt, maken ze deel uit van de reeks glycoconjugaten van de plasmamembranen van veel niet-zenuwachtige organen, voornamelijk de nieren..

functies

De functies van globosiden zijn tot op heden nog niet volledig opgehelderd, maar het is bekend dat sommige soorten de celproliferatie en beweeglijkheid verhogen, in tegenstelling tot de remming van deze bijwerkingen veroorzaakt door sommige gangliosides..

Een geglycosyleerd tetra-globoside, Gb4 (GalNAcβ3Galα4Galβ4GlcβCer), werkt bij de plaatssensitieve herkenning van structurele verstoringen van erytrocyten tijdens celadhesieprocessen.

Recente studies hebben de betrokkenheid van Gb4 bij de activering van ERK-eiwitten in carcinoomcellijnen bepaald, wat hun deelname aan tumorinitiatie zou kunnen betekenen. Deze eiwitten behoren tot de signalerende cascade van mitogeen-geactiveerde proteïnekinasen (MAPK), die bestaan ​​uit de elementen Raf, MEK en ERK.

De deelname ervan is gemeld als receptoren voor sommige bacteriële toxinen van de Shiga-familie, met name het Gb3-globose (Gala4Galβ4GlcβCer), ook bekend als CD77, tot expressie gebracht in onrijpe B-cellen; ook als receptoren voor de HIV-adhesiefactor (gp120) en lijken gevolgen te hebben voor bepaalde soorten kanker en andere ziekten.

Verwante pathologieën

Er zijn talloze soorten lipidose bij de mens. Globosiden en hun metabole routes zijn in het bijzonder gerelateerd aan twee ziekten: de ziekte van Fabry en de ziekte van Sandhoff.

De ziekte van Fabry

Het verwijst naar een erfelijke systemische aandoening die verband houdt met seks, voor het eerst gezien bij patiënten met meerdere violette vlekken in de navelstreek. Het beïnvloedt organen zoals de nieren, het hart, de ogen, de ledematen, een deel van het maagdarmstelsel en het zenuwstelsel.

Het is het resultaat van een metabole defect in ceramide trihexosidase enzym dat verantwoordelijk is voor de hydrolyse van trihexosiceramida, intermediair katabolisme globosiden en gangliosiden, wat resulteert in een accumulatie van deze glycolipiden in weefsels.

De ziekte van Sandhoff

Deze pathologie werd aanvankelijk beschreven als een variant van de ziekte van Tay-Sachs, gerelateerd aan het metabolisme van gangliosiden, maar dit presenteert ook de accumulatie van globidos in de ingewanden. Het is een erfelijke aandoening met autosomaal recessieve patronen die geleidelijk neuronen en ruggenmerg vernietigen.

Het heeft te maken met de afwezigheid van de A- en B-vormen van het enzym β-N-acetyl hexosaminidase als gevolg van mutaties in het gen HEXB. Deze enzymen zijn verantwoordelijk voor een van de afbraakstappen van sommige glycosfingolipiden.

referenties

  1. Bieberich, E. (2004). Integratie van glycosfingolipidemetabolisme en beslissingen over het lot van cellen bij kanker en stamcellen: Review en hypothese. Glycoconjugate Journal, 21, 315-327.
  2. Brady, R., Gal, A., Bradley, R., Martensson, E., Warshaw, A., & Laster, L. (1967). Enzymatic Defect bij de ziekte van Fabry. The New England Journal of Medicine, 276(21), 1163-1167.
  3. D'Angelo, G., Capasso, S., Sticco, L., & Russo, D. (2013). Glycosfingolipiden: synthese en functies. Het FEBS-journaal, 280, 6338-6353.
  4. Eto, Y., & Suzuki, K. (1971). Hersenen sphingoglycolipiden in de globoïde celleukodystrofie van Krabbe. Journal of Neurochemistry, ik(1966).
  5. Jones, D.H., Lingwood, C.A., Barber, K.R., & Grant, C.W. M. (1997). Globoside als membraanreceptor: een overweging voor de communicatie van Oligosacchariden met het hydrofobe domein †. biochemie, 31(97), 8539-8547.
  6. Merrill, A.H. (2011). Sphingolipid en glycosphingolipid metabolische routes in het tijdperk van sphingolipidomics. Chemische beoordelingen, 111(10), 6387-6422.
  7.  Park, S., Kwak, C., Shayman, J.A., & Hoe, J. (2012). Globoside bevordert de activering van ERK door interactie met de epidermale groeifactorreceptor. Biochimica et Biophysica Acta, 1820(7), 1141-1148.
  8.  Het Amerikaanse Afdeling Health & Human Services (2008). Genetica Home Reference Sandhoff-ziekte. Retrieved from www.ghr.nlm.nih.gov/condition/sandhoff-disease#definition
  9. Spence, M., Ripley, B., Embil, J., & Tibbles, J. (1974). Een nieuwe variant van Sandhoff's ziekte. Pediat. rundvlees., 8, 628-637.
  10. Tatematsu, M., Imaida, K., Ito, N., Togari, H., Suzuki, Y., & Ogiu, T. (1981). Sandhoff-ziekte. Acta Pathol. Jpn, 31(3), 503-512.
  11. Traversier, M., Gaslondes, T., Milesi, S., Michel, S., & Delannay, E. (2018). Polaire lipiden in cosmetica: recente trends in extractie, scheiding, analyse en belangrijkste toepassingen. Phytochem Rev, 7, 1-32.
  12. Yamakawa, T., Yokoyama, S., & Kiso, N. (1962). Structuur van de belangrijkste globoside van menselijke erytrocyten. The Journal of Biochemistry, 52(3).