Structura globozidelor, biosinteza, funcțiile și patologiile

1489
Sherman Hoover

globozide Acestea sunt un tip de sfingolipide aparținând familiei eterogene de glicozifingolipide și se caracterizează prin faptul că au în structurile lor un grup polar compus din glican structurat complex legat de un schelet ceramidic printr-o legătură B-glicozidică.

Acestea sunt clasificate în seria „globului” de glicozifingolipide prin prezența unei structuri centrale de forma generală Galα4Galβ4GlcβCer, iar nomenclatura lor se bazează în general pe numărul și tipul de reziduuri zaharoase ale capetelor polare..

Structura generală a unui globozid (Sursa: BQmUB2010017 [CC BY-SA 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)], prin Wikimedia Commons)

Spre deosebire de alte sfingolipide, globozidele sunt constituenți normali ai membranelor celulare ale organelor sistemice non-nervoase ale multor mamifere. De exemplu, rinichii, intestinul, plămânii, glandele suprarenale și celulele roșii din sânge.

La fel ca toate lipidele din membrană, globozidele au funcții structurale importante în formarea și ordonarea straturilor bilidice lipidice..

Cu toate acestea, spre deosebire de omologii lor acizi sau fosforilați, funcția globozidelor nu este legată atât de mult de producerea moleculelor de semnalizare, ci mai degrabă de participarea lor ca parte a glicoconjugaților din membrana plasmatică..

Indice articol

  • 1 Structură
  • 2 Biosinteza
    • 2.1 Adăugarea complexității
  • 3 Locație
  • 4 Funcții
  • 5 Patologii conexe
    • 5.1 Boala Fabry
    • 5.2 Boala Sandhoff
  • 6 Referințe

Structura

Aceștia împărtășesc unele asemănări structurale și funcționale cu ceilalți membri ai grupului de glucosfingolipide: cerebrozide, gangliozide și sulfatide; incluzând compoziția scheletului principal și subprodusele metabolismului său.

Cu toate acestea, globozidele diferă de glicozifingolipidele acide (cum ar fi gangliozidele) în ceea ce privește încărcarea grupelor lor polare de carbohidrați, deoarece sunt neutre electric la pH fiziologic, ceea ce pare să aibă implicații puternice pentru funcțiile lor ca parte a matricei extracelulare..

Aceste grupări de cap polar au în mod normal mai mult de două molecule de zahăr, printre care se numără în mod obișnuit D-glucoză, D-galactoză și N-acetil-D-galactozamină și într-o măsură mai mică fucoză și N-acetilglucozamina.

Ca și în cazul altor sfingolipide, globozidele pot fi molecule foarte diverse, fie ținând seama de combinațiile multiple de acizi grași atașați la scheletul sfingozinei, fie de posibilele variații ale lanțurilor oligozaharidice ale porțiunii hidrofile..

Biosinteza

Calea începe cu sinteza ceramidei în reticulul endoplasmatic (ER). Scheletul sfingozinei se formează mai întâi prin condensarea unei serine L și a unui palmitoil-CoA.

Ceramida este generată ulterior de acțiunea enzimelor ceramidă sintază, care condensează o altă moleculă de acid gras-CoA cu coloana vertebrală a sfingozinei la carbon în poziția 2.

Încă în ER, ceramidele produse pot fi modificate prin adăugarea unui reziduu de galactoză pentru a forma galacto ceramide (GalCer), sau pot fi transportate în schimb la complexul Golgi fie prin acțiunea proteinelor de transfer a ceramidei (CERT), fie prin mijloace de transport vezicular.

În complexul Golgi, ceramidele pot fi glicozilate pentru a produce gluco ceramide (GlcCer).

Adăugând complexitate

GlcCer este produs pe fața citosolică a Golgi timpuriu. Poate fi apoi transportat pe fața luminală a complexului și ulterior poate fi glicozilat de enzime glicozidazice specifice care generează glicozifingolipide mai complexe..

Precursorii comuni ai tuturor glicozifingolipidelor sunt sintetizați în complexul Golgi prin acțiunea glicoziltransferazelor din GalCer sau GlcCer.

Aceste enzime transferă carbohidrați specifici din zaharurile nucleotidice corespunzătoare: UDP-glucoză, UDP-galactoză, CMP-acid sialic etc..

Când GlcCer trece prin sistemul de trafic vezicular Golgi, acesta este galactozilat pentru a produce lactosilceramidă (LacCer). LacCer este punctul ramificat din care sunt sintetizați precursorii celorlalte glicozifingolipide, adică molecula la care se adaugă ulterior resturi de zahăr polar mai neutre. Aceste reacții sunt catalizate de sintaze specifice globozide.

Locație

Aceste lipide se găsesc în principal în țesuturile umane. La fel ca multe glicozifingolipide, globozidele sunt îmbogățite în exteriorul membranei plasmatice a multor celule..

Acestea sunt deosebit de importante în eritrocitele umane, unde reprezintă tipul principal de glicolipid de pe suprafața celulei..

În plus, după cum sa menționat mai sus, acestea fac parte din setul de glicoconjugați ai membranelor plasmatice ale multor organe non-nervoase, în principal rinichii..

Caracteristici

Funcțiile globozidelor nu au fost pe deplin elucidate până în prezent, dar se știe că unele specii cresc proliferarea și motilitatea celulară, spre deosebire de inhibarea acestor evenimente cauzate de unele gangliozide..

O globozidă tetra-glicozilată, Gb4 (GalNAcβ3Galα4Galβ4GlcβCer), funcționează în recunoașterea sensibilă la fața locului a tulburărilor structurale ale eritrocitelor în timpul proceselor de adeziune celulară..

Studii recente au determinat implicarea Gb4 în activarea proteinelor ERK în liniile celulare de carcinom, ceea ce ar putea însemna participarea sa la inițierea tumorii. Aceste proteine ​​aparțin cascadei de semnalizare a protein kinazei activate cu mitogen (MAPK), formată din elementele Raf, MEK și ERK..

A fost raportată participarea lor ca receptori pentru unele toxine bacteriene din familia Shiga, în special globozidul Gb3 (Galα4Galβ4GlcβCer), cunoscut și sub numele de CD77, exprimat în celule B imature; de asemenea, ca receptori pentru factorul de adeziune HIV (gp120) și par să aibă implicații în anumite tipuri de cancer și alte boli.

Patologii conexe

Există numeroase tipuri de lipidoză la om. Globozidele și căile lor metabolice sunt legate în special de două boli: boala Fabry și boala Sandhoff..

Boala Fabry

Se referă la o tulburare sistemică moștenită legată de sex, observată pentru prima dată la pacienții cu pete violete multiple în regiunea ombilicală. Afectează organe precum rinichii, inima, ochii, extremitățile, o parte a sistemului gastro-intestinal și nervos.

Este produsul unui defect metabolic al enzimei ceramidă trihexosidază, responsabilă de hidroliza trihexosiceramidei, un intermediar în catabolismul globozidelor și gangliozidelor, care determină acumularea acestor glicolipide în țesuturi.

Boala Sandhoff

Această patologie a fost descrisă inițial ca o variantă a bolii Tay-Sachs, legată de metabolismul gangliozidelor, dar aceasta prezintă și acumularea de globozide în viscere. Este o tulburare moștenită cu modele autozomale recesive care distruge progresiv neuronii și măduva spinării.

Are legătură cu absența formelor A și B ale enzimei β-N-acetil hexosaminidaza datorită mutațiilor genei HEXB. Aceste enzime sunt responsabile pentru una dintre etapele de degradare ale unor glicozifingolipide.

Referințe

  1. Bieberich, E. (2004). Integrarea metabolismului glicozifingolipidelor și a deciziilor privind soarta celulelor în cancer și celule stem: Revizuire și ipoteză. Jurnalul glicoconjugat, douăzeci și unu, 315-327.
  2. Brady, R., Gal, A., Bradley, R., Martensson, E., Warshaw, A. și Laster, L. (1967). Defect enzimatic în boala Fabry. The New England Journal of Medicine, 276(21), 1163-1167.
  3. D'Angelo, G., Capasso, S., Sticco, L. și Russo, D. (2013). Glicosfingolipide: sinteză și funcții. Jurnalul FEBS, 280, 6338-6353.
  4. Eto, Y. și Suzuki, K. (1971). Sfingoglicolipide cerebrale în leucodistrofia celulelor globoide ale lui Krabbe. Jurnalul de Neurochimie, Eu(1966).
  5. Jones, D. H., Lingwood, C. A., Barber, K. R. și Grant, C. W. M. (1997). Globozidul ca receptor de membrană: o considerație a comunicării oligozaharidelor cu domeniul hidrofob †. Biochimie, 31(97), 8539-8547.
  6. Merrill, A. H. (2011). Căile metabolice ale sfingolipidelor și glicozifingolipidelor în era sfingolipidomiei. Revizuiri chimice, 111(10), 6387-6422.
  7.  Park, S., Kwak, C., Shayman, J. A. și Hoe, J. (2012). Globozidul promovează activarea ERK prin interacțiunea cu receptorul factorului de creștere epidermic. Biochimica et Biophysica Acta, 1820(7), 1141-1148.
  8.  S.U.A. Departamentul de sănătate și servicii umane (2008). Genetica Home Reference Boala Sandhoff. Adus de pe www.ghr.nlm.nih.gov/condition/sandhoff-disease#definition
  9. Spence, M., Ripley, B., Embil, J. și Tibbles, J. (1974). O nouă variantă a bolii Sandhoff. Pediat. Vită., 8, 628-637.
  10. Tatematsu, M., Imaida, K., Ito, N., Togari, H., Suzuki, Y., și Ogiu, T. (1981). Boala Sandhoff. Acta Pathol. Jpn, 31(3), 503-512.
  11. Traversier, M., Gaslondes, T., Milesi, S., Michel, S. și Delannay, E. (2018). Lipidele polare din cosmetice: tendințe recente în extracție, separare, analiză și aplicații principale. Phytochem Rev, 7, 1-32.
  12. Yamakawa, T., Yokoyama, S. și Kiso, N. (1962). Structura principalului globozid al eritrocitelor umane. Jurnalul de Biochimie, 52(3).

Nimeni nu a comentat acest articol încă.