Gangliosides cấu trúc, chức năng, tổng hợp và ứng dụng



các gangliosides chúng là các spakenolipids màng thuộc nhóm glycosphingolipids có tính axit. Chúng là những glycolipid phong phú nhất và có liên quan đến sự điều hòa của nhiều tính chất màng, cũng như các protein liên quan đến chúng. Chúng đặc biệt phong phú trong các mô thần kinh.

Chúng được đặc trưng bởi sự hiện diện của dư lượng đường với các nhóm carboxyl (axit sialic) và cùng với sulfatide, có chứa một nhóm sunfat Ôi--liên kết trong một dư lượng glucose hoặc galactose. Chúng đại diện cho một trong hai họ glycosphingolipids có tính axit ở sinh vật nhân chuẩn.

Thuật ngữ ganglioside được đặt ra vào năm 1939 bởi nhà hóa sinh người Đức Ernst Klenk, khi nói đến một hỗn hợp các hợp chất được chiết xuất từ ​​não của một bệnh nhân mắc bệnh Niemann-Pick. Tuy nhiên, cấu trúc đầu tiên của ganglioside đã được làm sáng tỏ vào năm 1963.

Chúng chia sẻ với các spakenolipids khác bộ xương kỵ nước của ceramide, bao gồm một phân tử sprialosine được liên kết bởi một liên kết amide với một axit béo từ 16 đến 20 nguyên tử carbon, với một liên kết đôi dịch giữa các nguyên tử cacbon của vị trí 4 và 5.

Chỉ số

  • 1 cấu trúc
    • 1.1 Đặc điểm của nhóm cực
  • 2 chức năng
    • 2.1 Trong hệ thống thần kinh
    • 2.2 Trong tín hiệu tế bào
    • 2.3 Trong cấu trúc
  • 3 Tóm tắt
    • 3.1 Quy định
  • 4 ứng dụng
  • 5 tài liệu tham khảo

Cấu trúc

Các ganglioside được đặc trưng bởi sự hiện diện trong nhóm đầu cực của chuỗi oligosacarit trong thành phần của chúng có các phân tử axit sialic liên kết bởi các liên kết-glycosid với khung xương kỵ nước của ceramide.

Chúng là các phân tử cực kỳ đa dạng theo quan điểm về sự kết hợp có thể có giữa các chuỗi oligosacarit, các loại axit sialic khác nhau và đuôi apole gắn vào khung xương của ceramide, cả sprialosine và axit béo được liên kết bởi các liên kết amide với khung xương nói trên.

Trong mô thần kinh, chuỗi axit béo phổ biến nhất trong số các ganglioside được đại diện bởi axit palmitic và stearic.

Đặc điểm của nhóm cực

Vùng đầu cực của các spakenolipids này mang lại cho chúng một đặc tính ưa nước mạnh mẽ. Nhóm cực này rất cồng kềnh so với nhóm phospholipid như phosphatidylcholine chẳng hạn.

Lý do cho độ bay hơi này có liên quan đến kích thước của chuỗi oligosacarit, cũng như với lượng phân tử nước liên quan đến các carbohydrate này.

Axit sialic là dẫn xuất của axit 5-amino-3,5-dideoxy-D-Glico-D-galacto-không 2-ulopyranosoic, hoặc axit neuraminic. Có ba loại axit sialic được biết đến trong gangliosides:-N-acetyl, 5-N-acetyl-9-Ôi-acetyl và 5-N-dẫn xuất glycolyl, phổ biến nhất ở người khỏe mạnh.

Ở động vật có vú nói chung (bao gồm cả linh trưởng) có thể tổng hợp axit-N-glycolyl-neuraminic, nhưng con người phải lấy nó từ nguồn thực phẩm.

Việc phân loại các lipit này có thể dựa trên cả số lượng dư lượng axit sialic (từ 1-5), cũng như vị trí của cùng một loại trong phân tử glycosphingolipid.

Trình tự oligosacarit phổ biến nhất là tetrasacarit Galβ1-3GalNAcβ1-4Galβ1-4Glcβ, nhưng cũng có thể tìm thấy ít dư lượng hơn.

Chức năng

Ý nghĩa sinh học chính xác của ganglioside vẫn chưa được làm rõ hoàn toàn, tuy nhiên, chúng dường như có liên quan đến sự biệt hóa tế bào và hình thái học, trong sự liên kết của một số virus và vi khuẩn, và trong các quá trình bám dính tế bào đặc hiệu như là phối tử cho protein. lựa chọn.

Trong hệ thống thần kinh

Glycosphingolipids với axit sialic có liên quan đặc biệt trong hệ thống thần kinh, đặc biệt là trong các tế bào chất xám của não. Điều này có liên quan đến thực tế là glycoconjugates, nói chung, được công nhận là phương tiện lưu trữ thông tin và lưu trữ hiệu quả cho các tế bào.

Chúng nằm chủ yếu ở lớp đơn lớp ngoài của màng plasma, vì vậy chúng có sự tham gia quan trọng vào glycocalyx, cùng với glycoprotein và proteoglycan.

Ma trận glycocalyx hoặc ngoại bào này rất cần thiết cho sự di chuyển của tế bào và kích hoạt các con đường truyền tín hiệu liên quan đến sự tăng trưởng, tăng sinh và biểu hiện gen.

Trong tín hiệu tế bào

Giống như những gì xảy ra với các spakenolipids khác, sản phẩm phụ của sự thoái hóa ganglioside cũng có chức năng quan trọng, đặc biệt là trong các quá trình báo hiệu và tái chế các nguyên tố để hình thành các phân tử lipid mới.

Trong hai lớp, ganglioside xảy ra ở một mức độ lớn trong các bè lipit giàu spakenolipids, nơi "miền tín hiệu glyco" được thiết lập, cũng điều hòa các tương tác giữa các tế bào và tín hiệu xuyên màng bằng cách ổn định và liên kết với các protein tích hợp. Những bè lipid này phục vụ các chức năng quan trọng trong hệ thống miễn dịch.

Trong cấu trúc

Họ thúc đẩy sự hình thành và gấp đúng các protein màng quan trọng, như trường hợp của ganglioside GM1 trong việc duy trì cấu trúc xoắn của protein α-synuclein, có dạng bất thường liên quan đến bệnh Parkinson. Chúng cũng có liên quan đến các bệnh lý của bệnh Huntington, Tay-Sachs và Alzheimer.

Tổng hợp

Sự sinh tổng hợp glycosphingolipids phụ thuộc rất lớn vào sự vận chuyển nội bào qua dòng túi từ mạng lưới nội chất (ER), thông qua bộ máy Golgi và kết thúc tại màng sinh chất.

Quá trình sinh tổng hợp bắt đầu với sự hình thành bộ xương ceramide ở phía tế bào chất của ER. Sự hình thành glycosphingolipids xảy ra sau đó trong bộ máy Golgi.

Các enzyme glycosidase chịu trách nhiệm cho quá trình này (glucosyltransferase và galactosyltransferase) được tìm thấy ở phía tế bào học của phức hợp Golgi..

Việc bổ sung dư lượng axit sialic vào chuỗi oligosacarit đang phát triển được xúc tác bởi một vài glycosyltransferase liên kết với màng, nhưng bị giới hạn ở phía bên cạnh của màng Golgi.

Các dòng bằng chứng khác nhau cho thấy rằng sự tổng hợp của các ganglioside đơn giản nhất xảy ra ở vùng đầu của hệ thống màng Golgi, trong khi các chuỗi phức tạp hơn xảy ra ở các vùng "muộn" hơn..

Quy định

Sự tổng hợp được quy định trong trường hợp đầu tiên bởi sự biểu hiện của glycosyltransferase, nhưng các sự kiện biểu sinh cũng có thể được tham gia, chẳng hạn như sự phosphoryl hóa các enzyme liên quan và các enzyme khác..

Ứng dụng

Một số nhà nghiên cứu đã tập trung sự chú ý của họ vào tiện ích của một ganglioside cụ thể, GM1. Các độc tố được tổng hợp bởi V. dịch tả Ở bệnh nhân choleric, nó có một tiểu đơn vị chịu trách nhiệm cho sự nhận biết cụ thể của ganglioside này, được biểu hiện trên bề mặt của các tế bào chất nhầy của ruột.

Do đó, GM1 đã được sử dụng để nhận biết các dấu hiệu của bệnh lý này được đưa vào tổng hợp các liposome được sử dụng để chẩn đoán bệnh tả.

Các ứng dụng khác bao gồm tổng hợp các ganglioside cụ thể và liên kết của chúng với các hỗ trợ ổn định cho mục đích chẩn đoán hoặc để tinh chế và phân lập các hợp chất mà chúng có ái lực. Người ta cũng đã xác định rằng họ có thể đóng vai trò là dấu hiệu cho một số loại ung thư.

Tài liệu tham khảo

  1. Groux-Degroote, S., Guérardel, Y., Julien, S., & Deannoy, P. (2015). Gangliosides trong ung thư vú: Quan điểm mới. Hóa sinh (Moscow), 80(7), 808-819.
  2. Ho, J.A., Wu, L., Huang, M., Lin, Y., Baeumner, A.J., Durst, R.A., & York, N. (2007). Ứng dụng của Liposome nhạy cảm với Ganglioside trong hệ thống miễn dịch tiêm truyền dòng chảy để xác định độc tố tả. Hậu môn Hóa., 79(1), 10795-10799.
  3. Kanfer, J., & Hakomori, S. (1983). Hóa sinh Sp Breatholipid. (D. Hanahan, Ed.), Cẩm nang nghiên cứu về lipid 3 (Tái bản lần 1). Hội nghị toàn thể.
  4. Lodish, H., Berk, A., Kaiser, C.A., Krieger, M., Bretscher, A., Ploegh, H., Martin, K. (2003). Sinh học tế bào phân tử (Tái bản lần thứ 5). Freeman, W. H. & Công ty.
  5. O'Brien, J. (1981). Bệnh lưu trữ Ganglioside: một đánh giá cập nhật. Chữ nghiêng. J. Neurol. Khoa học., 3, 219-226.
  6. Sonnino, S. (2018). Gangliosides. Trong S. Sonnino & A. Prinetti (biên soạn), Các phương pháp trong sinh học phân tử 1804. Báo chí Humana.
  7. Tayot, J.-L. (1983). 244.312. Hoa Kỳ.
  8. van Echten, G., & Sandhoff, K. (1993). Trao đổi chất Ganglioside. Tạp chí Hóa học sinh học, 268(8), 5341-5344.