GLOBOSIDIT: RAKENNE, BIOSYNTEESI, TOIMINNOT JA PATOLOGIAT - BIOLOGIA - 2026

Globosides ovat eräänlainen sfingolipidikeramidi kuuluvat heterogeeninen perheen glykosfingolipidien ja on luonteenomaista sen rakenne yhdisteen polaarinen ryhmä glykaanit monimutkainen rakenne, joka on sitoutunut seramidin selkäranka glykosidisidoksella-B.

Ne luokitellaan "maapallon" sarjaan glykosfingolipidejä siten, että läsnä on Galα4Galβ4GlcβCer-yleisen muodon keskusrakenne, ja niiden nimikkeistö perustuu yleensä polaaripäissä olevien sokerijäännösten lukumäärään ja tyyppiin.

Globosidin yleinen rakenne (Lähde: BQmUB2010017, Wikimedia Commonsin kautta)

Toisin kuin muut sfingolipidit, globosidit ovat useiden nisäkkäiden hermoston systeemisten elinten solukalvojen normaalit komponentit. Esimerkiksi munuaiset, suoli, keuhkot, lisämunuaiset ja punasolut.

Kuten kaikilla membraanilipideillä, myös globosideilla on tärkeitä rakenteellisia tehtäviä lipidikaksoiskerrosten muodostamisessa ja järjestämisessä.

Toisin kuin happamat tai fosforyloidut vastineensa, globosidien toiminta ei kuitenkaan liity niin paljon signalointimolekyylien tuotantoon, vaan pikemminkin niiden osallistumiseen glykokonjugaattien osana plasmamembraaniin.

Rakenne

Heillä on joitain rakenteellisia ja toiminnallisia samankaltaisuuksia muiden glukosfingolipidiryhmän jäsenten kanssa: aivobrosidit, gangliosidit ja sulfatidit; mukaan lukien päärungon koostumus ja sen aineenvaihdunnan sivutuotteet.

Globosidit eroavat kuitenkin happamista glykosfingolipideistä (kuten gangliosideista) niiden hiilihydraattipolaaristen ryhmien varauksen suhteen, koska ne ovat fysiologisessa pH: ssa sähköisesti neutraaleja, mikä näyttää vaikuttavan voimakkaasti niiden toimintoihin osana solunulkoista matriisia.

Näillä polaarisilla pääryhmillä on normaalisti enemmän kuin kaksi sokerimolekyyliä, joista tavallisesti ovat D-glukoosi, D-galaktoosi ja N-asetyyli-D-galaktosamiini ja vähemmässä määrin fukoosi ja N-asetyyliglukosamiini..

Kuten muutkin shingolipidit, myös globosidit voivat olla hyvin erilaisia ​​molekyylejä ottaen huomioon joko sfingosiinirunkoon kiinnittyneet rasvahappojen useat yhdistelmät tai hydrofiilisen osan oligosakkaridiketjujen mahdolliset variaatiot.

biosynteesissä

Reitti alkaa keramidin synteesillä endoplasmisessa retikulumissa (ER). Sfingosiinirunko muodostetaan ensin L-seriinin ja palmitoyyli-CoA: n kondensaatiolla.

Seuraavaksi muodostetaan keramidi keramidisyntaasientsyymien vaikutuksesta, jotka kondensoivat toisen rasvahappo-CoA-molekyylin sfingosiinirungon kanssa hiilessä asemassa 2.

Vielä ER: ssä tuotettuja keramiideja voidaan modifioida lisäämällä galaktoosijäännöstä galaktokeramidien (GalCer) muodostamiseksi, tai ne voidaan sen sijaan kuljettaa Golgi-kompleksiin joko keramidinsiirtoproteiinien (CERT) vaikutuksella) tai vesikulaarisen kuljetuksen avulla.

Golgi-kompleksissa keramidit voidaan glykosyloida glukokeramidien (GlcCer) tuottamiseksi.

Lisää monimutkaisuutta

GlcCer tuotetaan varhaisen Golgin sytosoliseen pintaan. Sen jälkeen se voidaan kuljettaa kompleksin luminaliin ja sen jälkeen glykosyloida spesifisillä glykosidaasientsyymeillä, jotka tuottavat monimutkaisempia glykosfingolipidejä.

Kaikkien glykosfingolipidien yleiset esiasteet syntetisoidaan Golgi-kompleksissa GalCer- tai GlcCer-glykosyylitransferaasien vaikutuksella.

Nämä entsyymit siirtävät spesifisiä hiilihydraatteja sopivista nukleotidisokereista: UDP-glukoosi, UDP-galaktoosi, CMP-sialiinihappo jne.

Kun GlcCer kulkee Golgin vesikulaarisen kauppajärjestelmän läpi, se galaktosyloidaan tuottamaan laktosyyliaseramidia (LacCer). LacCer on haarakohta, josta syntetisoidaan muiden glykosfingolipidien edeltäjät, toisin sanoen molekyyli, johon myöhemmin lisätään neutraalimpia polaarisia sokeritähteitä. Näitä reaktioita katalysoivat spesifiset globosidisyntaasit.

Sijainti

Näitä lipidejä esiintyy pääasiassa ihmisen kudoksissa. Kuten monet glykosfingolipidit, myös globosidit rikastuvat monien solujen plasmamembraanin ulkopinnalle.

Ne ovat erityisen tärkeitä ihmisen punasoluissa, joissa ne edustavat pääasiallista glykolipidityyppiä solun pinnalla.

Lisäksi, kuten yllä todettiin, ne ovat osa monien hermostollisten elinten, pääasiassa munuaisten, plasmamembraanien glykokonjugaattien ryhmää.

ominaisuudet

Globosidien toimintaa ei ole vielä täysin selvitetty, mutta tiedetään, että jotkut lajit lisäävät solujen lisääntymistä ja liikkuvuutta, toisin kuin joidenkin gangliosidien aiheuttama näiden tapahtumien estäminen.

Tetraglykosyloitu globosidi, Gb4 (GalNAcβ3Galα4Galβ4GlcβCer), toimii erytrosyyttien rakenteellisten häiriöiden paikallisherkässä tunnistamisessa solun tarttumisprosessien aikana.

Viimeaikaiset tutkimukset ovat määrittäneet Gb4: n osallistumisen ERK-proteiinien aktivointiin karsinoomasolulinjoissa, mikä voi tarkoittaa sen osallistumista kasvaimen aloittamiseen. Nämä proteiinit kuuluvat mitogeeni-aktivoidun proteiinikinaasin (MAPK) signalointikaskadiin, joka koostuu elementeistä Raf, MEK ja ERK.

Heidän osallistumisensa Shiga-perheen joidenkin bakteeritoksiinien reseptoreiksi, erityisesti globosidi Gb3 (Galα4Galβ4GlcβCer), joka tunnetaan myös nimellä CD77, on ilmoitettu epäkypsissä B-soluissa; myös reseptoreina HIV-tarttuvuustekijälle (gp120) ja näyttävät vaikuttavan tietyntyyppisiin syöpään ja muihin sairauksiin.

Liittyvät patologiat

Ihmisillä on lukuisia lipidoosityyppejä. Globosidit ja niiden aineenvaihduntareitit liittyvät erityisesti kahteen sairauteen: Fabry-tauti ja Sandhoff-tauti.

Fabry-tauti

Se viittaa perinnölliseen systeemiseen sukupuoleen liittyvään häiriöön, joka havaittiin ensin potilailla, joilla on useita purppuranpisteitä navan alueella. Se vaikuttaa elimiin, kuten munuaisiin, sydämeen, silmiin, raajoihin, osaan maha-suolikanavan ja hermostoon.

Se on keramidi-triheksosidaasi-entsyymin metabolisen vian tuote, joka vastaa triheksosiceramidin hydrolyysistä, välituote globosidien ja gangliosidien katabolismissa, mikä aiheuttaa näiden glykolipidien kertymisen kudoksiin.

Sandhoffin tauti

Tätä patologiaa kuvailtiin alun perin Tay-Sachsin taudin varianttina, joka liittyi gangliosidien metaboliaan, mutta tämä kuvaa myös globosidien kertymistä sisäelimiin. Se on perinnöllinen häiriö, jossa on autosomaalisia taantuvia kuvioita ja joka tuhoaa asteittain hermosolut ja selkäytimen.

Sillä on merkitystä entsyymin β-N-asetyyliheksosaminidaasi-muodon A ja B puuttuessa HEXB-geenin mutaatioiden vuoksi. Nämä entsyymit ovat vastuussa yhdestä joidenkin glykosfingolipidien hajoamisvaiheista.

Viitteet

1. Bieberich, E. (2004). Glykosfingolipidien aineenvaihdunnan ja solu-kohtalopäätösten integrointi syöpään ja kantasoluihin: Katsaus ja hypoteesi. Glycoconjugate Journal, 21, 315–327.
2. Brady, R., Gal, A., Bradley, R., Martensson, E., Warshaw, A., ja Laster, L. (1967). Entsymaattinen vika Fabryn taudissa. New England Journal of Medicine, 276 (21), 1163–1167.
3. D'Angelo, G., Capasso, S., Sticco, L., ja Russo, D. (2013). Glykosfingolipidit: synteesi ja toiminnot. FEBS Journal, 280, 6338–6353.
4. Eto, Y., ja Suzuki, K. (1971). Aivojen sfingoglykolipidit Krabben globoidisolujen leukodystrofiassa. Journal of Neurochemistry, I (1966).
5. Jones, DH, Lingwood, CA, parturi, KR ja Grant, CWM (1997). Globoside kalvoreseptorina: Oligosakkaridikommunikaation huomioon ottaminen hydrofobisen domeenin kanssa †. Biokemia, 31 (97), 8539 - 8547.
6. Merrill, AH (2011). Sfingolipidien ja glykosfingolipidien aineenvaihduntareitit sfingolipidomian aikakaudella. Chemical Reviews, 111 (10), 6387 - 6422.
7. Park, S., Kwak, C., Shayman, JA, & Hoe, J. (2012). Globoside edistää ERK: n aktivaatiota vuorovaikutuksessa epidermaalisen kasvutekijäreseptorin kanssa. Biochimica et Biophysica Acta, 1820 (7), 1141–1148.
8. Yhdysvaltain terveys- ja ihmispalvelujen osasto (2008). Genetics Home Reference Sandhoffin tauti. Haettu osoitteesta www.ghr.nlm.nih.gov/condition/sandhoff-disease#definition
9. Spence, M., Ripley, B., Embil, J., & Tibbles, J. (1974). Uusi variantti Sandhoffin taudista. Pediat. Res., 8, 628-637.
10. Tatematsu, M., Imaida, K., Ito, N., Togari, H., Suzuki, Y., ja Ogiu, T. (1981). Sandhoffin tauti. Acta Pathol. Jpn, 31 (3), 503–512.
11. Traversier, M., Gaslondes, T., Milesi, S., Michel, S., ja Delannay, E. (2018). Polaariset lipidit kosmetiikassa: uuton, erottelun, analyysin ja tärkeimpien sovellusten viimeaikaiset suuntaukset. Phytochem Rev., 7, 1–32.
12. Yamakawa, T., Yokoyama, S., ja Kiso, N. (1962). Ihmisen punasolujen pääglobosidin rakenne. The Journal of Biochemistry, 52 (3).