ГАНГЛИОЗИДИ: СТРУКТУРА, ФУНКЦИЈЕ, СИНТЕЗА И ПРИМЕНА - БИОЛОГИЈА - 2025

У ганглиозиди су мембрански сфинголипида припадају класи киселих гликосфинголипида. Они су међу најзаступљенијим гликолипидима и учествују у регулацији многих својстава мембране, као и протеина који су са њима повезани. Особито их има у нервном ткиву.

Карактерише их присуство остатака шећера са карбоксилним групама (сијалне киселине) и заједно са сулфатидима који садрже О-сулфатну групу повезану са остатком глукозе или галактозе. Представљају једну од две породице киселих гликофинголипида у еукариотама.

Пример структуре ганглиозида (Извор: Цаитлин Седвицк, виа Викимедиа Цоммонс)

Израз ганглиозид сковао је 1939. немачки биохемичар Ернст Кленк, када је поменуо мешавину једињења која су извађена из мозга пацијента са Ниеманн-Пицковом болешћу. Међутим, прва структура ганглиозида расветљена је 1963. године.

Они деле хидрофобни скерам церамида са осталим сфинголипидима, који се састоји од молекула сфингозина повезаних амидном везом са масном киселином између 16 и 20 атома угљеника, са транс двоструком везом између угљеника на 4 положаја и 5.

Структура

За ганглиосиде је карактеристично да имају ланце олигосахарида у својој групи поларних глава, у чијем саставу се налазе молекули сијалне киселине повезане β-глукозидним везама на хидрофобни костур церамида.

Они су изузетно разнолики молекули с обзиром на више могућих комбинација олигосахаридних ланаца, различитих врста сијалне киселине и аполарних репова везаних за скерам церамида, и сфингозина и масних киселина повезаних амидним везама са поменутим костром.

У нервном ткиву су најчешћи ланци масних киселина међу ганглиозидима представљени палмитинска и стеаринска киселина.

Карактеристике поларне групе

Поларна област главе ових сфинголипида пружа им снажан хидрофилни карактер. Ова поларна група је веома гломазна у поређењу са фосфолипидима, попут фосфатидилхолина, на пример.

Разлог овој маси се односи на величину ланца олигосахарида, као и на количину молекула воде повезане са тим угљеним хидратима.

Општа структура ганглиозида (Извор: Риан_1991, виа Викимедиа Цоммонс)

Сијалне киселине су деривати 5-амино-3,5-дидеокси-Д-глицеро-Д-галакто-нон-2-улопираносојеве киселине или неураминске киселине. Постоје три врсте сијалних киселина у ганглиозидима: дериват 5-Н-ацетил, 5-Н-ацетил-9-О-ацетил и 5-Н-гликолил, који је најчешћи код здравих људи.

Уопште, сисари (укључујући примате) су способни да синтетишу 5-Н-гликолил-неураминску киселину, али их људи морају добити из извора хране.

Класификација ових липида може се заснивати како на броју остатака сиалне киселине (од 1-5), тако и на њиховом положају у молекули гликофинголипида.

Најчешћи олигосахаридни низ је тетрасахарид Галβ1-3ГалНАцβ1-4Галβ1-4Глцβ, али може се наћи и мањи број остатака.

Карактеристике

Тачне биолошке импликације ганглиозида нису у потпуности разјашњене, међутим, чини се да учествују у диференцијацији ћелија и морфогенези, у везивању неких вируса и бактерија и у процесима адхезије за ћелије специфичне за тип као лиганди за протеине. селецтинс.

У нервном систему

Гликозфинголипиди са сиалном киселином су од посебне важности у нервном систему, посебно у ћелијама сиве материје. Ово има везе са чињеницом да су гликокоњугати, уопштено, препознати као ефикасна средства за складиштење информација и ћелија.

Они су претежно смештени у спољном моноласту плазма мембране, па стога имају важно учешће у гликокаликсу, заједно са гликопротеинима и протеогликанима.

Овај гликокаликс или ванћелијски матрикс је неопходан за кретање ћелије и активирање сигналних путева који су укључени у раст, пролиферацију и експресију гена.

Код ћелијске сигнализације

Као и код других сфинголипида, споредни продукти разградње ганглиозида такође имају важне функције, посебно у сигналним процесима и рециклирању елемената за формирање нових молекула липида.

Унутар двослоја, ганглиозиди се јављају углавном у сфинголипидним липидним сплавовима, где су успостављени "глико-сигнални домени" који такође посредују међућелијске интеракције и трансмембранску сигнализацију стабилизацијом и асоцијацијом на интегралне протеине. Ови липидни сплавови обављају важне функције у имунолошком систему.

У структури

Они промовишу конформацију и исправно савијање важних мембранских протеина, као што је ГМ1 ганглиозид, у одржавању спиралне структуре α-синуклеинског протеина, чији је аберантни облик повезан са Паркинсоновом болешћу. Такође су повезане са патологијама Хунтингтон-ове, Таи-Сацхсове и Алзхеимерове болести.

Синтеза

Биосинтеза гликофинголипида у великој мери зависи од интрацелуларног транспорта протоком везикула из ендоплазматског ретикулума (ЕР), кроз Голгијев апарат и завршава се на плазма мембрани.

Биосинтетски процес започиње формирањем скелета церамида на цитоплазматском лицу ЕР. Формирање гликофинголипида настаје касније у Голгијевом апарату.

Ензими гликозидазе одговорни за овај процес (глукозилтрансфераза и галактозилтрансфераза) налазе се на цитосолној страни Голгијевог комплекса.

Додавање остатака сиалне киселине у растући ланац олигосахарида катализује неколико гликозилтрансфераза које су везане на мембрану, али су ограничене на луминалну страну Голгијеве мембране.

Различити докази указују на то да се синтеза најједноставнијих ганглиозида догађа у раном пределу Голгијевог мембранског система, док се најкомплекснија налази у „каснијим“ регионима.

Регулација

Синтеза се у првом реду регулише експресијом гликозилтрансфераза, али могу бити укључени и епигенетски догађаји попут фосфорилације ензима и других.

Апликације

Неки истраживачи су своју пажњу усмерили на корисност одређеног ганглиозида, ГМ1. Токсин синтетизован од В. колере код пацијената са колером има подјединицу одговорну за специфично препознавање овог ганглиозида, који је представљен на површини мукозних ћелија црева.

Стога се ГМ1 користио за препознавање маркера ове патологије јер је укључен у синтезу липосома који се користе за дијагнозу колере.

Остале апликације укључују синтезу специфичних ганглиозида и њихово везивање на стабилне носаче за дијагностичке сврхе или за пречишћавање и изоловање једињења за која имају афинитет. Такође је откривено да они могу послужити као маркери за неке врсте рака.

Референце

1. Гроук-Дегрооте, С., Гуерардел, И., Јулиен, С., & Деаннои, П. (2015). Ганглиозиди у карциному дојке: нове перспективе. Биохемија (Москва), 80 (7), 808-819.
2. Хо, ЈА, Ву, Л., Хуанг, М., Лин, И., Баеумнер, АЈ, Дурст, РА, & Иорк, Н. (2007). Примена осетљивих на ганглиозид липосоме у имуноаналитичком систему за убризгавање у проток за одређивање колереног токсина. Анални. Цхем., 79 (1), 10795-10799.
3. Канфер, Ј. и Хакомори, С. (1983). Спхинголипид Биоцхемистри. (Д. Ханахан, ур.), Приручник за истраживање липида 3 (1. изд.). Пленум Пресс.
4. Лодисх, Х., Берк, А., Каисер, Калифорнија, Криегер, М., Бретсцхер, А., Плоегх, Х., Мартин, К. (2003). Молекуларна ћелијска биологија (5. изд.). Фрееман, ВХ & Цомпани.
5. О'Бриен, Ј. (1981). Болести складиштења ганглиозида: ажурирани преглед. Итал. Ј. Неурол. Сци., 3, 219–226.
6. Соннино, С. (2018). Ганглиосидес. У С. Соннино и А. Принетти (ур.), Метходс ин Молецулар Биологи 1804. Хумана Пресс.
7. Таиот, Ј.-Л. (1983). 244.312. Сједињене Америчке Државе.
8. ван Ецхтен, Г., Сандхофф, К. (1993). Метаболизам ганглиозида. Часопис за биолошку хемију, 268 (8), 5341-5344.