Ганглиозид

Класс химических соединений

Структура ганглиозида GM1

Ганглиозид представляет собой молекулу, состоящую из гликосфинголипида ( церамида и олигосахарида ) с одной или несколькими сиаловыми кислотами (например, N -ацетилнейраминовая кислота , NANA), связанными в сахарной цепи . NeuNAc, ацетилированное производное углевода сиаловой кислоты, делает головные группы ганглиозидов анионными при pH 7, что отличает их от глобозидов .

Название «ганглиозид» впервые было применено немецким ученым Эрнстом Кленком в 1942 году к липидам, недавно выделенным из ганглиозных клеток головного мозга. ^[1] Известно более 60 ганглиозидов, которые отличаются друг от друга главным образом положением и количеством остатков NANA . Это компонент клеточной плазматической мембраны , который модулирует события трансдукции клеточного сигнала и, по ^{- видимому ,} концентрируется в ^{липидных} плотах .

Недавно было обнаружено, что ганглиозиды являются очень важными молекулами в иммунологии . Природные и полусинтетические ганглиозиды считаются возможными средствами лечения нейродегенеративных заболеваний. ^[2]

Расположение

Ганглиозиды присутствуют и концентрируются на поверхности клеток, при этом две углеводородные цепи церамидного фрагмента встроены в плазматическую мембрану, а олигосахариды расположены на внеклеточной поверхности, где они представляют собой точки узнавания для внеклеточных молекул или поверхностей соседних клеток. Они обнаруживаются преимущественно в нервной системе, где составляют 6% всех липидов. ^[3]

Функция

Группы олигосахаридов на ганглиозидах простираются далеко за пределы поверхности клеточных мембран и действуют как отличительные поверхностные маркеры, которые могут служить специфическими детерминантами клеточного распознавания и межклеточной коммуникации. Эти головные группы углеводов также действуют как специфические рецепторы для некоторых гликопротеиновых гормонов гипофиза и некоторых бактериальных белковых токсинов, таких как холерный токсин .

Функции ганглиозидов как специфических детерминант позволяют предположить их важную роль в росте и дифференцировке тканей, а также в канцерогенезе . Было обнаружено, что опухолеобразование может индуцировать синтез нового набора ганглиозидов, а очень низкие концентрации специфического ганглиозида могут индуцировать дифференцировку культивируемых нейрональных опухолевых клеток. ^[4]

Общие ганглиозиды

Структуры GM1, GM2, GM3

• Одна НАНА («М»)
  • ГМ1
  • ГМ2
  • ГМ3
• Две NANA («D»)
  • ГД1а
  • ГД1б
  • ГД2
  • ГД3
• Три НАНА («Т»)
  • GT1b
  • ГТ3
• Четыре NANA («Q»)
  • GQ1

Структуры общих ганглиозидов

GM2-1 = aNeu5Ac(2-3)bDGalp(1-?)bDGalNAc(1-?)bDGalNAc(1-?)bDGlcp(1-1)Cer
GM3 = aNeu5Ac(2-3)bDGalp(1-4)bDGlcp (1-1)Cer
GM2,GM2a(?) = N-ацетил-D-галактоза-бета-1,4-[N-ацетилнейраминидат-альфа-2,3-]-галактоза-бета-1,4-глюкоза- альфа-церамид
GM2b(?) = aNeu5Ac(2-8)aNeu5Ac(2-3)bDGalp(1-4)bDGlcp(1-1)Cer
GM1,GM1a = bDGalp(1-3)bDGalNAc[aNeu5Ac(2-3) )]bDGalp(1-4)bDGlcp(1-1)Cer
asialo-GM1,GA1 = bDGalp(1-3)bDGalpNAc(1-4)bDGalp(1-4)bDGlcp(1-1)Cer
asialo-GM2, GA2 = bDGalpNAc(1-4)bDGalp(1-4)bDGlcp(1-1)Cer
GM1b = aNeu5Ac(2-3)bDGalp(1-3)bDGalNAc(1-4)bDGalp(1-4)bDGlcp(1 -1)Cer
GD3 = aNeu5Ac(2-8)aNeu5Ac(2-3)bDGalp(1-4)bDGlcp(1-1)Cer
GD2 = bDGalpNAc(1-4)[aNeu5Ac(2-8)aNeu5Ac(2-) 3)]bDGalp(1-4)bDGlcp(1-1)Cer
GD1a = aNeu5Ac(2-3)bDGalp(1-3)bDGalNAc(1-4)[aNeu5Ac(2-3)]bDGalp(1-4) bDGlcp(1-1)Cer
GD1alpha = aNeu5Ac(2-3)bDGalp(1-3)bDGalNAc(1-4)[aNeu5Ac(2-6)]bDGalp(1-4)bDGlcp(1-1)Cer
GD1b = bDGalp(1-3)bDGalNAc(1-4)[aNeu5Ac(2-8)aNeu5Ac(2-3)]bDGalp(1-4)bDGlcp(1-1)Cer
GT1a = aNeu5Ac(2-8)aNeu5Ac(2) -3)bDGalp(1-3)bDGalNAc(1-4)[aNeu5Ac(2-3)]bDGalp(1-4)bDGlcp(1-1)Cer
GT1,GT1b = aNeu5Ac(2-3)bDGalp(1- 3)bDGalNAc(1-4)[aNeu5Ac(2-8)aNeu5Ac(2-3)]bDGalp(1-4)bDGlcp(1-1)Cer
OAc-GT1b = aNeu5Ac(2-3)bDGalp(1-3) )bDGalNAc(1-4)aXNeu5Ac9Ac(2-8)aNeu5Ac(2-3)]bDGalp(1-4)bDGlcp(1-1)Cer
GT1c = bDGalp(1-3)bDGalNAc(1-4)[aNeu5Ac( 2-8)aNeu5Ac(2-8)aNeu5Ac(2-3)]bDGalp(1-4)bDGlcp(1-1)Cer
GT3 = aNeu5Ac(2-8)aNeu5Ac(2-8)aNeu5Ac(2-3) bDGal(1-4)bDGlc(1-1)Cer
GQ1b = aNeu5Ac(2-8)aNeu5Ac(2-3)bDGalp(1-3)bDGalNAc(1-4)[aNeu5Ac(2-8)aNeu5Ac(2- 3)]bDGalp(1-4)bDGlcp(1-1)Cer
GGal = aNeu5Ac(2-3)bDGalp(1-1)Cer ^{[ нужна ссылка ]}

где

• aNeu5Ac = N-ацетил-альфа-нейраминовая кислота
• aNeu5Ac9Ac = N-ацетил-9-О-ацетилнейраминовая кислота
• bDGalp = бета-D-галактопираноза
• bDGalpNAc = N-ацетил-бета-D-галактопираноза
• bDGlcp = бета-D-глюкопираноза
• Cer = церамид (обычный N-ацилированный сфингоид)

Патология

Ганглиозиды непрерывно синтезируются и разлагаются в клетках. Они разлагаются до церамидов путем последовательного удаления сахарных единиц в олигосахаридной группе, катализируемого набором высокоспецифичных лизосомальных ферментов. Мутации в генах, кодирующих эти ферменты, приводят к накоплению частично расщепленных ганглиозидов в лизосомах, что приводит к группе заболеваний, называемых ганглиозидозами . Например, смертельная болезнь Тея-Сакса возникает как генетический дефект, который приводит к отсутствию выработки функциональной гексозаминидазы А , что приводит к накоплению GM2 в лизосомах. В конечном итоге ганглиозные клетки нервной системы сильно разбухают, нарушая нормальные функции нейронов. ^[3]

Краткое изложение, показывающее причины сфинголипидоза , в том числе ганглиозидоза .

Ганглиозиды также участвуют в ряде заболеваний:

• Грипп , при котором гемагглютинин вируса гриппа использует определенные ганглиозиды для проникновения и инфицирования экспрессирующих их клеток.
• Синдром Гийена-Барре , который связан с выработкой антиганглиозидных антител . ^[5]
• Холера
• Столбняк
• Ботулизм
• Проказа ^[6]
• Ожирение , при котором неадекватная экспрессия ганглиозидов в медиобазальных нейронах гипоталамуса нарушает регуляцию нейронального лептина ^[7] и передачи сигналов инсулина. ^[8]

Рекомендации

1. «Ганглиозиды, структура, возникновение, биология и анализ». Липидная библиотека . Американское общество нефтехимиков. Архивировано из оригинала 17 декабря 2009 г.
2. Моккетти I (2005). «Экзогенные ганглиозиды, пластичность и восстановление нейронов, а также нейротрофины». Cell Mol Life Sci . 62 (19–20): 2283–94. doi : 10.1007/s00018-005-5188-y. PMID  16158191. S2CID  28652906.
3. Люберт Страйер (1975). «Биосинтез макромолекулярных предшественников». Биохимия . WH Freeman & Co. с. 486. ИСБН 0-7167-0174-Х.
4. Дэвид Л. Нельсон; Майкл М. Кокс (2005). "Липиды". Ленингерские принципы биохимии, 4-е издание . WH Freeman & Co. с. 357. ИСБН 9780716743392.
5. Начамкин I; Шадомы, СВ; Моран, AP; Кокс, Н.; Фицджеральд, К; Унг, Х; Коркоран, AT; Искандер, Ю.К.; и другие. (2008). «Индукция антиганглиозидных антител свиньями (A/NJ/1976/H1N1) и другими вакцинами против гриппа: понимание вакцин-ассоциированного синдрома Гийена-Барре». Дж. Заразить. Дис . 198 (2): 226–33. дои : 10.1086/589624 . hdl : 10379/13073 . ПМИД  18522505.
6. Рибейро-Ресенде, Вирджиния; Рибейро-Гимарайнш, ML; Лемес, РМ; Насименто, IC; Алвес, Л; Мендес-Отеро, Р; Пессолани, MC; Лара, ФА (29 октября 2010 г.). «Участие 9-O-ацетил GD3-ганглиозида в инфицировании шванновских клеток Mycobacterium leprae». Журнал биологической химии . 285 (44). Американское общество биохимии и молекулярной биологии : 34086–34096. дои : 10.1074/jbc.M110.147272 . ПМЦ 2962507 . ПМИД  20739294 . Проверено 15 апреля 2016 г. 
7. Нордстрем В.; Виллерсхойзер М.; Герцер С.; Розман Дж.; фон Болен и Хальбах О.; Мельднер С.; и другие. (12 марта 2013 г.). «Нейрональная экспрессия глюкозилцерамидсинтазы в центральной нервной системе регулирует массу тела и энергетический гомеостаз». ПЛОС Биология . 11 (3): e1001506. дои : 10.1371/journal.pbio.1001506 . ПМЦ 3595213 . ПМИД  23554574. 
8. Герцер, Силке; Мелднер, Саша; Грёне, Герман-Йозеф; Нордстрем, Виола (01 октября 2015 г.). «Вызванный голоданием липолиз и передача сигналов инсулина в гипоталамусе регулируются нейрональной глюкозилцерамидсинтазой» (PDF) . Диабет . 64 (10): 3363–3376. дои : 10.2337/db14-1726 . ISSN  0012-1797. ПМИД  26038579.

Внешние ссылки

• Ганглиозиды в медицинских предметных рубриках Национальной медицинской библиотеки США (MeSH)
• Обзор ганглиозидов на сайте Lipidlibrary.co.uk.
• Обзор ганглиозидов на сайте cyberlipid.org.