Gangliosides הם ספינגוליפיד קרום השתייכות למעמד של glycosphingolipids חומצי. הם מהגליקוליפידים השכיחים ביותר והם מעורבים בוויסות תכונות קרום רבות, כמו גם חלבונים הקשורים אליהם. הם נפוצים במיוחד ברקמות עצבים.
הם מאופיינים בנוכחות שאריות סוכר עם קבוצות קרבוקסיל (חומצות סיאלית), ויחד עם סולפטידים, המכילות קבוצת O-סולפט המקושרת לשארית גלוקוז או גלקטוז. הם מייצגים אחת משתי המשפחות של גליקוספינגוליפידים חומציים באיקריוטים.
דוגמה למבנה של גנגליוסייד (מקור: קייטלין סדוויק, באמצעות ויקימדיה Commons)
המונח גנגליוס נטבע בשנת 1939 על ידי הביוכימאי הגרמני ארנסט קלנק, כאשר התייחס לתערובת של תרכובות המופקות ממוחו של חולה במחלת ניימן-פיק. עם זאת, המבנה הראשון של גנגליוסייד הוברר בשנת 1963.
הם חולקים את שלד הסרמידד ההידרוביובי עם שאר הסינגוליפידים המורכבים ממולקולת ספינגוזין המקושרת על ידי קשר אמיד לחומצה שומנית בין 16 ל -20 אטומי פחמן, עם קשר כפול טרנס בין הפחמנים ב -4 העמדות ו 5.
מִבְנֶה
גנגליוזידים מאופיינים בכך שיש להם שרשראות אוליגוסכרידים בקבוצת הראש הקוטבית שלהם, אשר בהרכבם יש מולקולות חומצה סיאלית המקושרות על ידי קשרים β-גלוקוזידים לשלד ההידרובי של הקרמיד.
הם מולקולות מגוונות במיוחד לאור ריבוי השילובים האפשריים בין שרשראות האוליגוסכרידים, הסוגים השונים של חומצה סיאלית והזנבות האפולולריים המחוברים לשלד הקרמיד, הן של ספינגוזין והן של חומצות השומן המקושרות באמצעות קשרי אמיד לשלד האמור.
ברקמות העצבים שרשראות חומצות השומן הנפוצות ביותר בקרב גנגליוזידים מיוצגות על ידי חומצה פלמיטית וסטארית.
מאפייני קבוצת הקוטב
אזור הראש הקוטבי של הספינגוליפידים הללו מספק להם אופי הידרופילי חזק. קבוצה קוטבית זו מגושמת מאוד בהשוואה לקבוצה של פוספוליפידים כמו פוספטידילכולין, למשל.
הסיבה לתפזורת זו קשורה לגודל שרשראות האוליגוסכריד, כמו גם לכמות מולקולות המים הקשורות לפחמימות אלה.
המבנה הכללי של גנגליוסידים (מקור: Ryan_1991, באמצעות Wikimedia Commons)
חומצות סיאליות הן נגזרות של חומצה 5-אמינו-3,5-דידיוקסי-D-גליצרו-D-גלקטו-לא-2-אולופירנווזית, או חומצה נוירמין. ישנם שלושה סוגים ידועים של חומצות סיאליות בגנגליוזידים: נגזרות 5-N-אצטיל, 5-N-אצטיל-9-או-אצטיל ונגזרת של 5-N-גליקולי, שהיא הנפוצה ביותר בבני אדם בריאים.
באופן כללי, יונקים (כולל פרימטים) מסוגלים לסנתז חומצה 5-N-גליקולי-נוירמין, אך על בני האדם להשיג אותה ממקורות מזון.
הסיווג של ליפידים אלה יכול להתבסס הן על מספר שאריות חומצות הסיאלית (בין 1-5), והן על מיקומן במולקולת הגלוקוספוליפיד.
רצף האוליגוסכרידים השכיח ביותר הוא הטטרה-סוכריד Galβ1-3GalNAcβ1-4Galβ1-4Glcβ, אך ניתן למצוא גם פחות שאריות.
מאפיינים
ההשלכות הביולוגיות המדויקות של הגנגליוזידים לא הוסברו במלואן, אולם נראה כי הן מעורבות בבידול בתאים ובמורפוגנזה, בקשירת נגיפים וחיידקים מסוימים, ובתהליכי הידבקות תאים ספציפיים כליגנדים לחלבונים. סלקינים.
במערכת העצבים
גליקוזפינגוליפידים עם חומצה סיאלית הם בעלי רלוונטיות מיוחדת במערכת העצבים, במיוחד בתאי החומר האפור של המוח. זה קשור לעובדה שגליקוקוינג'טים, באופן כללי, מוכרים ככלי יעיל ואחסון תאים.
הם ממוקמים בעיקר במכסה החיצונית של קרום הפלזמה, ולכן יש להם השתתפות חשובה בגליוקוקליקס, יחד עם גליקופרוטאינים ופרוטוגליקנים.
גליקוליקס זה או מטריקס חוץ תאי חיוני לתנועת תאים ולהפעלה של מסלולי איתות המעורבים בצמיחה, התפשטות וביטוי גנים.
באיתות תאים
בדומה לספינגוליפידים אחרים, גם לתוצרי הלוואי של השפלת הגנגליוס יש תפקידים חשובים, במיוחד בתהליכי איתות ובמחזור של אלמנטים ליצירת מולקולות ליפיד חדשות.
בתוך הדו-המגן, גנגליוזידים מתרחשים ברובם ברפסודות השומנים העשויות בספינגוליפיד, שם נוצרים "תחומי איתות גליקו" המתווכים גם הם אינטראקציות בין-תאיות ואיתות transmembrane על ידי ייצוב וחיבור לחלבונים אינטגרליים. רפסודות השומנים הללו מבצעות פונקציות חשובות במערכת החיסון.
במבנה
הם מקדמים קונפורמציה וקיפול נכון של חלבוני ממברנה חשובים, כמו גנגליוסייד GM1, בשמירה על המבנה הסלילי של חלבון α-synuclein, שצורתו החריגה קשורה למחלת פרקינסון. הם קשורים גם לפתולוגיות של הנטינגטון, טיי-זקס ומחלת אלצהיימר.
סִינתֶזָה
ביוסינתזה של גליקוספינגוליפיד תלויה מאוד בהובלה תוך-תאית דרך זרימת שלפוחית מהרטיקולום האנדופלמזי (ER), דרך מכשיר הגולגי ומסתיים בקרום הפלזמה.
התהליך הביוסינתטי מתחיל בהיווצרות שלד הסרמיד על פני הציטופלסמה של ה- ER. היווצרות גליקוספינגוליפידים מתרחשת מאוחר יותר במנגנון גולגי.
אנזימי הגליקוזידאז האחראים לתהליך זה (גלוקוזילטרנספראז וגלקטוזילטרנספרז) נמצאים בציטוסולי של מתחם גולגי.
התוספת של שאריות חומצת הסיאלית לשרשרת האוליגוסכריד ההולכת וגדלה מנותזת על ידי כמה גליקוזילטרנספרסים שהם קשורים לממברנה, אך מוגבלים לצד הלומיני של קרום הגולגי.
קווי ראיות שונות מראים כי הסינתזה של הגנגליוזידים הפשוטים ביותר מתרחשת באזור המוקדם של מערכת הממברנה גולגי, בעוד שהמורכבים ביותר מתרחשים באזורים "המאוחרים" יותר.
תַקָנָה
הסינתזה מווסתת מלכתחילה על ידי ביטוי של גליקוזילטרנספרזות, אך גם אירועים אפגנטיים כגון זרחן של האנזימים המעורבים ואחרים עשויים להיות מעורבים בכך.
יישומים
יש חוקרים שמקדו את תשומת ליבם לתועלת של גנגליוסייד מסוים, GM1. לרעלן המסונתז על ידי V. כולרה בקרב חולי כולרה יש יחידת משנה האחראית על ההכרה הספציפית של גנגליוסיד זה, המוצג על פני תאי הריריות של המעי.
לפיכך, GM1 שימש להכרת סמנים של פתולוגיה זו מכיוון שהיא כלולה בסינתזה של ליפוזומים המשמשים לאבחון כולרה.
יישומים אחרים כוללים סינתזה של גנגליוזידים ספציפיים וקשירתם לתומכים יציבים למטרות אבחון או לטיהור ובידוד של תרכובות שעבורם יש להם זיקה. נמצא גם כי הם יכולים לשמש כסמנים לסוגים מסוימים של סרטן.
הפניות
- Groux-Degroote, S., Guérardel, Y., Julien, S., & Deannoy, P. (2015). גנגליוסידים בסרטן השד: נקודות מבט חדשות. ביוכימיה (מוסקבה), 80 (7), 808-819.
- הו, ג'יי, וו, ל., הואנג, מ., לין, י., באומנר, איי ג'יי, דורסט, רא, ויורק, נ '(2007). יישום ליפוזומים רגישים לגנגליוסייד במערכת הזרקת זרימה של מערכת זרימה לזרימה של רעלן כולרה. אנאלי. Chem., 79 (1), 10795-10799.
- קנפר, ג ', והאקומורי, ש' (1983). ביוכימיה ספינגוליפיד. (ד. הנחאן, עורך), ספר לימוד של מחקר ליפידים 3 (מהדורה ראשונה). מליאת העיתונות.
- Lodish, H., Berk, A., Kaiser, CA, Krieger, M., Bretscher, A., Ploegh, H., Martin, K. (2003). ביולוגיה מולקולרית של התא (מהדורה חמישית). פרימן, WH & Company.
- אובריאן, ג'יי (1981). מחלות אגירה בגנגליוסייד: סקירה מעודכנת. איטליה. ג'יי נורול. מדע, 3, 219–226.
- Sonnino, S. (2018). גנגליוסידים. ב- S. Sonnino ו- A. Prinetti (Edds), שיטות בביולוגיה מולקולרית 1804. הומאנה.
- Tayot, J.-L. (1983). 244.312. ארצות הברית.
- ואן אכטן, ג 'וסנדהוף, ק' (1993). מטבוליזם של ganglioside. כתב העת לכימיה ביולוגית, 268 (8), 5341-5344.