ГЛОБОЗИДИ: СТРУКТУРА, БИОСИНТЕЗА, ФУНКЦИИ И ПАТОЛОГИИ - БИОЛОГИЯ - 2025

На globosides са вид сфинголипид, принадлежащ към семейството на хетерогенна гликосфинголипиди и се характеризират с по структура съединение полярна група гликани сложна структура свързана към церамид гръбнак чрез гликозидна връзка-B.

Те са класифицирани в серията от гликосфинголипиди "глобус" чрез наличието на централна структура с обща форма Galα4Galβ4GlcβCer, а тяхната номенклатура обикновено се основава на броя и вида на остатъците от захар в полярните глави.

Обща структура на Глобозид (Източник: BQmUB2010017, чрез Wikimedia Commons)

За разлика от други сфинголипиди, globosides са нормални съставки на клетъчните мембрани на не нервните системни органи на много бозайници. Например бъбреците, червата, белите дробове, надбъбречните жлези и еритроцитите.

Подобно на всички мембранни липиди, globosides имат важни структурни функции при формирането и подреждането на липидните двуслойности.

Въпреки това, и за разлика от техните кисели или фосфорилирани колеги, функцията на globosides не е свързана толкова с производството на сигнални молекули, а с участието им като част от гликоконюгатите в плазмената мембрана.

структура

Те споделят някои структурни и функционални сходства с останалите членове на групата на глюкосфинголипидите: цереброзиди, ганглиозиди и сулфатиди; включително състава на основния скелет и страничните продукти от неговия метаболизъм.

Въпреки това, globosides се различават от киселинните гликосфинголипиди (като ганглиозиди) по отношение на заряда на техните въглехидратни полярни групи, тъй като те са електрически неутрални при физиологично pH, което изглежда има силно влияние върху функциите им като част от извънклетъчната матрица.

Тези полярни главни групи обикновено имат повече от две молекули захар, сред които обикновено са D-глюкоза, D-галактоза и N-ацетил-D-галактозамин, и в по-малка степен фукоза и N-ацетилглюкозамин.,

Както при останалите сфинголипиди, globosides могат да бъдат много разнообразни молекули, като се вземат предвид множеството комбинации от мастни киселини, прикрепени към скелета на сфингозина, или възможните вариации на олигозахаридните вериги на хидрофилната част.

Биосинтеза

Пътят започва със синтеза на серамид в ендоплазмения ретикулум (ER). Сфингозиновият гръбнак първо се образува чрез кондензация на L-серин и палмитоил-CoA.

Впоследствие серамидът се генерира от действието на ензимите на серамид синтазата, които кондензират друга мастна киселина-CoA молекула с гръбначния стълб на сфингозина в въглерода на позиция 2.

Все още в ER, произведените серамиди могат да бъдат модифицирани чрез добавяне на галактозен остатък за образуване на галактоцерамиди (GalCer), или вместо това те могат да бъдат транспортирани до комплекса Голджи или чрез действието на протеини за прехвърляне на серамиди (CERT) или с везикуларен транспорт.

В комплекса Голджи церамидите могат да бъдат гликозилирани, за да се получат глюко серамиди (GlcCer).

Добавяне на сложност

GlcCer се произвежда на цитозолното лице на ранния Golgi. След това той може да бъде транспортиран до луминалното лице на комплекса и впоследствие да бъде гликозилиран от специфични гликозидазни ензими, които генерират по-сложни гликосфинголипиди.

Общите прекурсори на всички гликосфинголипиди се синтезират в комплекса на Голджи под действието на гликозилтрансферази от GalCer или GlcCer.

Тези ензими прехвърлят специфични въглехидрати от съответните нуклеотидни захари: UDP-глюкоза, UDP-галактоза, CMP-сиалова киселина и др.

Когато GlcCer преминава през везикуларна система за трафик на Голджи, той се галактозилира, за да произведе лактозилцерамид (LacCer). LacCer е клонната точка, от която се синтезират прекурсорите на другите гликосфинголипиди, тоест молекулата, към която впоследствие се добавят по-неутрални полярни остатъци от захар. Тези реакции се катализират от специфични гликозидни синтази.

местоположение

Тези липиди се намират главно в човешките тъкани. Подобно на много гликосфинголипиди, globosides са обогатени на външната повърхност на плазмената мембрана на много клетки.

Те са особено важни в човешките еритроцити, където представляват основния вид гликолипид на клетъчната повърхност.

Освен това, както бе отбелязано по-горе, те са част от набора от гликоконюгати на плазмените мембрани на много не нервни органи, главно бъбреците.

Характеристика

Функциите на globosides не са напълно изяснени до момента, но е известно, че някои видове увеличават клетъчната пролиферация и подвижността, за разлика от инхибирането на тези събития, причинени от някои ганглиозиди.

Тетра гликозилиран глобозид, Gb4 (GalNAcβ3Galα4Galβ4GlcβCer), функционира в разпознаваемото на мястото разпознаване на структурни нарушения на еритроцитите по време на процесите на клетъчна адхезия.

Последните проучвания определят участието на Gb4 в активирането на ERK протеините в клетъчните линии на карцинома, което може да означава участието му в иницииране на тумор. Тези протеини принадлежат към сигнална каскада на активирана с митоген протеин киназа (MAPK), състояща се от елементите Raf, MEK и ERK.

Отчетено е тяхното участие като рецептори за някои бактериални токсини от семейство Шига, по-специално глобозид Gb3 (Galα4Galβ4GlcβCer), известен също като CD77, експресиран в незрели В клетки; също като рецептори за ХИВ адхезионен фактор (gp120) и изглежда имат отражение при някои видове рак и други заболявания.

Свързани патологии

Има много видове липидоза при хората. Глобозидите и техните метаболитни пътища са свързани по-специално с две болести: болест на Фабри и болест на Сандхоф.

Болест на Фабри

Отнася се до наследствено системно нарушение, свързано с пола, за първи път наблюдавано при пациенти с множество лилави петна в пъпната област. Засяга органи като бъбреците, сърцето, очите, крайниците, част от стомашно-чревната и нервната система.

Той е продукт на метаболитен дефект в ензима серамид трихексозидаза, отговорен за хидролизата на трихексосицерамид, междинен продукт в катаболизма на гликозиди и ганглиозиди, който причинява натрупване на тези гликолипиди в тъканите.

Болест на Sandhoff

Първоначално тази патология е описана като вариант на болест на Tay-Sachs, свързана с метаболизма на ганглиозиди, но това също представя натрупването на globosides във вътрешностите. Това е наследствено разстройство с автозомно рецесивни модели, което прогресивно унищожава невроните и гръбначния мозък.

Това е свързано с липсата на форми А и В на ензима β-N -ацетилхексозаминидаза поради мутации в гена на HEXB. Тези ензими са отговорни за един от етапите на разграждане на някои гликосфинголипиди.

Препратки

1. Биберих, Е. (2004). Интеграция на гликосфинголипидния метаболизъм и решения за съдбата на клетките в рак и стволови клетки: Преглед и хипотеза. Glycoconjugate Journal, 21, 315–327.
2. Brady, R., Gal, A., Bradley, R., Martensson, E., Warshaw, A., & Laster, L. (1967). Ензиматичен дефект при болестта на Фабри. The New England Journal of Medicine, 276 (21), 1163–1167.
3. D'Angelo, G., Capasso, S., Sticco, L., & Russo, D. (2013). Гликосфинголипиди: синтез и функции. Списание FEBS, 280, 6338–6353.
4. Ето, Й. и Сузуки, К. (1971). Мозъчни сфингогликолипиди в глобидната клетъчна левкодистрофия на Краббе. Списание за неврохимия, I (1966).
5. Jones, DH, Lingwood, CA, Barber, KR, & Grant, CWM (1997). Глобозид като мембранен рецептор: обмисляне на комуникация на олигозахарид с хидрофобния домейн †. Биохимия, 31 (97), 8539-8547.
6. Merrill, AH (2011). Сфинголипидни и гликосфинголипидни метаболитни пътища в ерата на сфинголипидомиката. Химически рецензии, 111 (10), 6387-6422.
7. Park, S., Kwak, C., Shayman, JA, & Hoe, J. (2012). Глобозид насърчава активирането на ERK чрез взаимодействие с рецептора на епидермалния растежен фактор. Biochimica et Biophysica Acta, 1820 (7), 1141–1148.
8. Министерство на здравеопазването и човешките услуги на САЩ (2008). Генетична справка Начало болест на Sandhoff Извлечено от www.ghr.nlm.nih.gov/condition/sandhoff-disease#definition
9. Спенс, М., Рипли, Б., Ембил, Дж. И Тибълс, Дж. (1974). Нов вариант на болестта на Sandhoff Pediat. Рез. 8, 628-637.
10. Tatematsu, M., Imaida, K., Ito, N., Togari, H., Suzuki, Y., & Ogiu, T. (1981). Болест на Sandhoff Акта Патол. Jpn, 31 (3), 503–512.
11. Traverseer, M., Gaslondes, T., Milesi, S., Michel, S., & Delannay, E. (2018). Полярни липиди в козметиката: последните тенденции в извличането, отделянето, анализа и основните приложения. Phytochem Rev, 7, 1–32.
12. Yamakawa, T., Yokoyama, S., & Kiso, N. (1962). Структура на главния глобозид на човешките еритроцити. The Journal of Biochemistry, 52 (3).