Цереброзиды ( моногликозилцерамиды ) представляют собой группу гликосфинголипидов , которые являются важными компонентами мембран мышечных и нервных клеток животных .
Они состоят из церамида с одним остатком сахара в 1-гидроксильной группе. Остаток сахара может быть либо глюкозой , либо галактозой ; поэтому два основных типа называются глюкоцереброзидами (они же глюкозилцерамиды) и галактоцереброзидами (они же галактозилцерамиды). Галактоцереброзиды обычно встречаются в нервной ткани, тогда как глюкоцереброзиды встречаются в других тканях.
Фундаментальная структура цереброзида — церамид . Моногликозил и олигогликозилцерамиды, имеющие моно- или полисахарид, гликозидно связанный с концевой ОН-группой церамида, определяются как цереброзиды. Сфингозин — это основное длинноцепочечное основание, присутствующее в церамиде.
Галактозилцерамид является основным гликосфинголипидом в мозговой ткани. Галактозилцерамиды присутствуют во всех нервных тканях и могут составлять до 2% сухого веса серого вещества и 12% белого вещества. Они являются основными компонентами олигодендроцитов . Глюкозилцерамид обнаружен в низких концентрациях в клетках животных, таких как селезенка , эритроциты и нервные ткани, особенно нейроны . Глюкозилцерамид является основным компонентом липидов кожи, где он необходим для формирования пластинчатых тел в роговом слое и для поддержания барьера водопроницаемости кожи. Глюкозилцерамид является единственным гликосфинголипидом, общим для растений, грибов и животных. Обычно его считают основным гликосфинголипидом в растениях. Он является основным компонентом внешнего слоя плазматической мембраны. Галактозилцерамиды не были обнаружены в растениях.
Моногалактозилцерамид является крупнейшим отдельным компонентом миелиновой оболочки нервов . Синтез цереброзида может, таким образом, дать измерение образования миелина или ремиелинизации. [1] Сахарный фрагмент связан гликозидно с гидроксильной группой C-1 церамида, например, в лактозилцерамиде. Цереброзиды, содержащие группу серного эфира ( сульфата ) , известные как сульфатиды, также встречаются в миелиновой оболочке нервов. Эти соединения предпочтительно называют сульфатами родительского гликосфинголипида.
Биосинтез моногликозилцерамидов требует прямого переноса углеводной части от сахарного нуклеотида, такого как уридин 5-дифосфат (УДФ)-галактоза или УДФ-глюкоза, к церамидной единице. Реакция, катализируемая гликозилтрансферазой, приводит к инверсии стереохимии гликозидной связи, изменяя ее с α на β. Синтез галактозилцерамида и глюкозилцерамида происходит на люменальной поверхности эндоплазматического ретикулума и на цитозольной стороне ранних мембран Гольджи соответственно.
Температура плавления цереброзидов значительно выше физиологической температуры тела, >37,0 °C, что придает гликолипидам паракристаллическую, похожую на жидкокристаллическую структуру структуру. Молекулы цереброзидов способны образовывать до восьми межмолекулярных водородных связей между полярными водородами сахара и гидроксильными и амидными группами сфингозиновой основы церамида. Эти водородные связи внутри цереброзидов приводят к тому, что молекулы имеют высокую температуру перехода и компактное выравнивание. Моногликозилцерамиды в сочетании с холестерином преобладают в микродомене липидного плота, которые являются важными участками связывания белков и взаимодействий фермент-рецептор.
Деградация гликосфинголипидов происходит в лизосоме, которая содержит пищеварительные ферменты в клетках животных. Лизосома расщепляет гликосфинголипид на его основные компоненты, жирные кислоты, сфингозин и сахарид. [2]
Анализ моногликозилцерамидов можно проводить с помощью тонкослойной хроматографии высокого разрешения, высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ) и масс-спектрометрии. Обращенно-фазовая ВЭЖХ в настоящее время является стандартным методом разделения молекулярных видов, часто после бензоилирования, что позволяет обнаруживать липиды с помощью УФ-спектрофотометрии.
Дефект деградации глюкоцереброзидов — болезнь Гоше . Соответствующие дефекты для галактоцереброзидов:
а) Накопление тригексозида церамида (глоботриаозилцерамида) – болезнь Фабри . Клинические признаки включают акропарестезию (покалывание, ощущение мурашек в конечностях) [3]
б) Накопление галактоцереброзида (галактозилцерамидазы) – болезнь Краббе . [4]