Globosides struktur, biosyntese, funksjoner og patologier

3402
Charles McCarthy

De globosider De er en type sfingolipider som tilhører den heterogene familien av glykosfingolipider og er preget av å ha i sine strukturer en polær gruppe sammensatt av komplekse strukturerte glykaner bundet til et ceramidskjelett av en B-glykosidisk binding.

De er klassifisert i "globus" -serien av glykosfingolipider ved tilstedeværelsen av en sentral struktur av den generelle formen Galα4Galβ4GlcβCer, og nomenklaturen deres er generelt basert på antall og type sukkerholdige rester av polarhodene..

Generell struktur for et globosid (Kilde: BQmUB2010017 [CC BY-SA 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)], via Wikimedia Commons)

I motsetning til andre sfingolipider er globosider normale bestanddeler av cellemembraner i ikke-nervøse systemiske organer hos mange pattedyr. For eksempel nyrer, tarm, lunger, binyrene og røde blodlegemer.

Som alle membranlipider har globosider viktige strukturelle funksjoner i dannelsen og bestillingen av lipid-dobbeltlag..

Imidlertid, i motsetning til deres sure eller fosforylerte kolleger, er ikke funksjonen til globosider så mye knyttet til produksjonen av signalmolekyler, men heller til deres deltakelse som en del av glykokonjugater i plasmamembranen..

Artikkelindeks

  • 1 Struktur
  • 2 Biosyntese
    • 2.1 Legge til kompleksitet
  • 3 Plassering
  • 4 funksjoner
  • 5 Relaterte patologier
    • 5.1 Fabrys sykdom
    • 5.2 Sandhoff sykdom
  • 6 Referanser

Struktur

De deler noen strukturelle og funksjonelle likheter med de andre medlemmene i gruppen glukosfingolipider: cerebrosider, gangliosider og sulfatider; inkludert sammensetningen av hovedskjelettet og biproduktene av metabolismen.

Globosider skiller seg imidlertid fra sure glykosfingolipider (som gangliosider) når det gjelder ladningen av deres karbohydratpolargrupper, siden de er elektrisk nøytrale ved fysiologisk pH, noe som ser ut til å ha sterke implikasjoner for deres funksjoner som en del av den ekstracellulære matrisen..

Disse polære hodegruppene har normalt mer enn to sukkermolekyler, hvorav ofte er D-glukose, D-galaktose og N-acetyl-D-galaktosamin, og i mindre grad fukose og N-acetylglukosamin.

Som med andre sfingolipider, kan globosider være veldig forskjellige molekyler, enten med tanke på de flere kombinasjoner av fettsyrer festet til sfingosinskjelettet eller de mulige variasjonene av oligosakkaridkjedene i den hydrofile delen..

Biosyntese

Banen begynner med syntesen av ceramid i endoplasmatisk retikulum (ER). Sfingosinskjelettet dannes først ved kondensering av en L-serin og en palmitoyl-CoA.

Ceramid blir deretter generert av virkningen av ceramidsyntaseenzymer, som kondenserer et annet molekyl fettsyre-CoA med ryggraden i sfingosin ved karbonet ved posisjon 2.

Fortsatt i ER, kan de produserte ceramidene modifiseres ved tilsetning av en galaktoserest for å danne galacto ceramides (GalCer), eller de kan i stedet transporteres til Golgi-komplekset enten ved innvirkning av ceramidoverføringsproteiner (CERT) eller ved hjelp av av vesikulær transport.

I Golgi-komplekset kan ceramider glykosyleres for å produsere glukoseramider (GlcCer).

Legger til kompleksitet

GlcCer produseres på det cytosoliske ansiktet til den tidlige Golgi. Den kan deretter transporteres til kompleksets luminalside og deretter glykosyleres av spesifikke glykosidasenzymer som genererer mer komplekse glykosfingolipider..

De vanlige forløperne til alle glykosfingolipider syntetiseres i Golgi-komplekset ved virkningen av glykosyltransferaser fra GalCer eller GlcCer.

Disse enzymene overfører spesifikke karbohydrater fra passende nukleotidsukker: UDP-glukose, UDP-galaktose, CMP-sialinsyre, etc..

Når GlcCer passerer gjennom Golgi vesikulært menneskehandel, galaktosyleres det for å produsere laktosylceramid (LacCer). LacCer er forgreningspunktet som forløperne til de andre glykosfingolipidene syntetiseres fra, det vil si molekylet som mer nøytrale polare sukkerrester tilsettes. Disse reaksjonene katalyseres av spesifikke globosidsyntaser.

plassering

Disse lipidene finnes hovedsakelig i humane vev. Som mange glykosfingolipider er globosider beriket på utsiden av plasmamembranen til mange celler..

De er spesielt viktige i humane erytrocytter, hvor de representerer den viktigste typen glykolipid på celleoverflaten..

I tillegg, som nevnt ovenfor, er de en del av settet med glykokonjugater av plasmamembranene i mange ikke-nervøse organer, hovedsakelig nyrene..

Funksjoner

Funksjonene til globosider har ikke blitt fullstendig belyst til dags dato, men det er kjent at noen arter øker celleproliferasjon og motilitet, i motsetning til hemming av disse hendelsene forårsaket av noen gangliosider..

Et tetraglykosylert globosid, Gb4 (GalNAcβ3Galα4Galβ4GlcβCer), fungerer i stedssensitiv gjenkjenning av strukturelle forstyrrelser av erytrocytter under celleadhesjonsprosesser..

Nyere studier har bestemt involveringen av Gb4 i aktiveringen av ERK-proteiner i karsinomcellelinjer, noe som kan bety dets deltakelse i tumorinitiering. Disse proteinene tilhører den mitogenaktiverte proteinkinase (MAPK) signalkaskaden, bestående av elementene Raf, MEK og ERK..

Deres deltakelse som reseptorer for noen bakterietoksiner fra Shiga-familien har blitt rapportert, spesielt globosidet Gb3 (Galα4Galβ4GlcβCer), også kjent som CD77, uttrykt i umodne B-celler; også som reseptorer for HIV-adhesjonsfaktor (gp120) og ser ut til å ha implikasjoner i visse typer kreft og andre sykdommer.

Relaterte patologier

Det er mange typer lipidose hos mennesker. Globosider og deres metabolske veier er spesielt relatert til to sykdommer: Fabry sykdom og Sandhoff sykdom..

Fabrys sykdom

Det refererer til en kjønnsbundet arvelig systemisk lidelse, først sett hos pasienter med flere lilla flekker i navleområdet. Det påvirker organer som nyrer, hjerte, øyne, ekstremiteter, en del av mage-tarm-og nervesystemet.

Det er et produkt av en metabolsk defekt i enzymet ceramid trihexosidase, som er ansvarlig for hydrolyse av trihexosiceramid, et mellomprodukt i katabolismen av globosider og gangliosider, som forårsaker en akkumulering av disse glykolipidene i vevet..

Sandhoff sykdom

Denne patologien ble opprinnelig beskrevet som en variant av Tay-Sachs sykdom, relatert til metabolismen av gangliosider, men dette presenterer også akkumuleringen av globosider i innvollene. Det er en arvelig lidelse med autosomale recessive mønstre som gradvis ødelegger nevroner og ryggmargen.

Det har å gjøre med fraværet av form A og B av enzymet β-N-acetylheksosaminidase på grunn av mutasjoner i genet HEKSEL. Disse enzymene er ansvarlige for et av nedbrytningstrinnene til noen glykosfingolipider.

Referanser

  1. Bieberich, E. (2004). Integrering av glykosfingolipidmetabolisme og beslutning om celleskjebne i kreft og stamceller: gjennomgang og hypotese. Glykokonjugatjournal, tjueen, 315-327.
  2. Brady, R., Gal, A., Bradley, R., Martensson, E., Warshaw, A., & Laster, L. (1967). Enzymatisk defekt ved Fabrys sykdom. The New England Journal of Medicine, 276(21), 1163-1167.
  3. D'Angelo, G., Capasso, S., Sticco, L., og Russo, D. (2013). Glykosfingolipider: syntese og funksjoner. FEBS Journal, 280, 6338-6353.
  4. Eto, Y., og Suzuki, K. (1971). Hjernens sfingoglykolipider i Krabbes globoidcelle leukodystrofi. Journal of Neurochemistry, Jeg(1966).
  5. Jones, D. H., Lingwood, C. A., Barber, K. R., & Grant, C. W. M. (1997). Globosid som en membranreseptor: En vurdering av oligosakkaridkommunikasjon med det hydrofobe domenet †. Biokjemi, 31(97), 8539-8547.
  6. Merrill, A. H. (2011). Sfingolipid og glykosfingolipid metabolske veier i æra med sfingolipidomics. Kjemiske anmeldelser, 111(10), 6387-6422.
  7.  Park, S., Kwak, C., Shayman, J. A., & Hoe, J. (2012). Globosid fremmer aktivering av ERK ved interaksjon med epidermal vekstfaktorreseptor. Biochimica et Biophysica Acta, 1820(7), 1141-1148.
  8.  OSS. Institutt for helse og menneskelige tjenester (2008). Genetikk Hjemreferanse Sandhoff sykdom. Hentet fra www.ghr.nlm.nih.gov/condition/sandhoff-disease#definition
  9. Spence, M., Ripley, B., Embil, J., & Tibbles, J. (1974). En ny variant av Sandhoffs sykdom. Pediat. Storfekjøtt., 8, 628-637.
  10. Tatematsu, M., Imaida, K., Ito, N., Togari, H., Suzuki, Y., & Ogiu, T. (1981). Sandhoff sykdom. Acta Pathol. Jpn, 31(3), 503-512.
  11. Traversier, M., Gaslondes, T., Milesi, S., Michel, S., & Delannay, E. (2018). Polare lipider i kosmetikk: nylige trender innen ekstraksjon, separasjon, analyse og hovedapplikasjoner. Phytochem Rev, 7, 1-32.
  12. Yamakawa, T., Yokoyama, S., & Kiso, N. (1962). Struktur av hovedglobosid av humane erytrocytter. The Journal of Biochemistry, 52(3).

Ingen har kommentert denne artikkelen ennå.