Gangliosides هيكل ، وظائف ، والتوليف والتطبيقات

ال غانغليوزيد هم sphingolipids الغشائي الذين ينتمون إلى فئة من glycosphingolipids الحمضية. وهي أكثر الغليكوليبيدات وفرة وتشارك في تنظيم العديد من خصائص الغشاء ، وكذلك البروتينات المرتبطة بها. فهي وفيرة بشكل خاص في الأنسجة العصبية.

وتتميز بوجود بقايا السكر مع مجموعات الكربوكسيل (الأحماض السيالية) ، جنبا إلى جنب مع كبريتيدات ، والتي تحتوي على مجموعة كبريتات O--ملزمة في بقايا الجلوكوز أو الجلاكتوز. أنها تمثل واحدة من عائلتين من جليكوسفينجوليبيد الحمضية في حقيقيات النوى.

صاغ المصطلح "جانجليوسيد" عام 1939 من قبل عالم الكيمياء الحيوية الألماني إرنست كلينك ، عندما أشار إلى مزيج من المركبات المستخرجة من دماغ مريض يعاني من مرض نيمان بيك. ومع ذلك ، تم توضيح الهيكل الأول للعقيدات في عام 1963.

يتشاركون مع سفينجوليبيدس أخرى في هيكل عظمي مسعور من سيراميد ، والذي يتكون من جزيء من السفينغوزين يرتبط برابطة أميد بحمض دهني يتراوح بين 16 و 20 ذرة كربون ، مع رابطة مزدوجة في عبر بين الكربون من المواقع 4 و 5.

مؤشر

• 1 هيكل
  • 1.1 خصائص المجموعة القطبية
• 2 وظائف
  • 2.1 في الجهاز العصبي
  • 2.2 في إشارة الخلية
  • 2.3 في الهيكل
• 3 ملخص
  • 3.1 اللائحة
• 4 تطبيقات
• 5 المراجع

هيكل

تتميز الجانجليوسيدات بوجود سلاسل رأسية قليلة السكاريد في مجموعتها الرأسية القطبية التي توجد في تكوينها جزيئات من حمض الساليك مرتبطة بصلات g-glycosidic بالهيكل العظمي الكربوني للسيراميد.

إنها جزيئات متنوعة للغاية في ضوء التوليفات الممكنة المتعددة بين سلاسل السكاريد قليل السكاريد والأنواع المختلفة من حمض الساليك والأذيول المفصلية المرتبطة بهيكل سيراميد ، كل من السفينغوزين والأحماض الدهنية المرتبطة بالروابط الأميدية المذكورة.

في الأنسجة العصبية ، يتم تمثيل سلاسل الأحماض الدهنية الأكثر شيوعًا بين العقيدات الحمضية بواسطة حمض النخيلي والحمض الدهني.

خصائص المجموعة القطبية

منطقة الرأس القطبي لهذه السفينجوليبيدز تمنحهم شخصية مائية قوية. هذه المجموعة القطبية ضخمة جدًا مقارنة بمجموعة الفسفوليبيد مثل فسفاتيديل كولين ، على سبيل المثال.

إن سبب هذا الكم الهائل يرتبط بحجم سلاسل قليل السكاريد ، وكذلك مع كمية جزيئات الماء المرتبطة بهذه الكربوهيدرات.

الأحماض السيالية عبارة عن مشتقات من حمض 5-أمينو -5-ديديوكسي-دي-glycero-D-galacto-غير 2-ulopyranosoic ، أو حمض النورامينيك. هناك ثلاثة أنواع من الأحماض السيالية المعروفة في جانجليوسيدس:-N-الاسيتيل ، 5-N-الاسيتيل-9-O-الاسيتيل و 5-N-مشتق الجليكول ، وهو الأكثر شيوعًا في البشر الأصحاء.

في الثدييات العامة (بما في ذلك الرئيسيات) قادرة على توليف الحمض-N-glycolyl-neuraminic ، ولكن يجب على البشر الحصول عليها من مصادر الغذاء.

يمكن أن يعتمد تصنيف هذه الدهون على كل من عدد بقايا حمض السياليك (من 1-5) ، وكذلك موضع نفسه في جزيء الجليكوسفينجوليبيد.

أكثر تسلسلات قليل السكاريد شيوعًا هو تيتراساكاريد Galβ1-3GalNAcβ1-4Galβ1-4Glcβ ، ولكن يمكن أيضًا العثور على بقايا أقل.

وظائف

لم يتم توضيح الآثار البيولوجية الدقيقة للجنجليوسيدات تمامًا ، ومع ذلك ، يبدو أنها متورطة في تمايز الخلايا وتشكلها ، وفي ربط بعض الفيروسات والبكتيريا ، وفي عمليات التصاق الخلايا الخاصة بالنوع كجزيئات للبروتينات. selectins.

في الجهاز العصبي

تعتبر الجليكوسفينجوليبيدز مع حمض السياليك ذات أهمية خاصة في الجهاز العصبي ، خاصة في خلايا المادة الرمادية في الدماغ. ويتعلق ذلك بحقيقة أن glycoconjugates ، بشكل عام ، يتم التعرف عليها كأدوات فعالة للمعلومات والتخزين للخلايا.

توجد في الغالب في الطبقة أحادية الطبقة الخارجية للغشاء البلازمي ، بحيث يكون لها مشاركة مهمة في الجليكوكليكس ، جنبًا إلى جنب مع البروتينات السكرية والبروتيوغليكان.

هذه المصفوفة glycocalyx أو خارج الخلية ضرورية لحركة الخلايا ولتفعيل مسارات الإشارات المشاركة في النمو والانتشار والتعبير الجيني.

في إشارة الخلية

مثل ما يحدث مع السفينغوليبيدس الأخرى ، فإن المنتجات الثانوية لتحلل العقاقير لديها أيضا وظائف مهمة ، خاصة في عمليات الإشارات وفي إعادة تدوير العناصر لتشكيل جزيئات دهنية جديدة.

داخل طبقة ثنائية ، تحدث الغانليوسيدات إلى حد كبير في الطوافات الدهنية الغنية بالشوائب السفنجولية ، حيث يتم إنشاء "مجالات إشارات glyco" ، والتي تتوسط أيضًا التفاعلات بين الخلايا وإشارات الغشاء عن طريق الاستقرار والربط مع البروتينات المتكاملة. هذه الطوافات الدهنية تخدم وظائف مهمة في الجهاز المناعي.

في الهيكل

أنها تعزز التشكل والطي الصحيح للبروتينات الغشائية الهامة ، كما هو الحال مع ganglioside GM1 في الحفاظ على البنية الحلزونية لبروتين α-synuclein ، الذي يرتبط شكله الشاذ بمرض الشلل الرعاش. لقد ارتبطوا أيضًا بأمراض مرض هنتنغتون وتاي ساكس والزهايمر.

تركيب

يعتمد التخليق الحيوي للجليكوزفينجوليبيد إلى حد كبير على النقل داخل الخلايا من خلال تدفق الحويصلات من الشبكة الإندوبلازمية (ER) ، من خلال جهاز Golgi وينتهي في غشاء البلازما.

تبدأ عملية التخليق الحيوي بتكوين الهيكل العظمي للسيراميد على الجانب السيتوبلازمي من ER. يحدث تكوين جليكوسفينجوليبيدس لاحقًا في جهاز جولجي.

توجد إنزيمات الجليكوسيداز المسؤولة عن هذه العملية (glucosyltransferase و galactosyltransferase) على الجانب الخلوي من مجمع Golgi..

يتم تحفيز إضافة بقايا حمض السياليك إلى سلسلة قليلة السكاريد المتنامية من خلال بعض ناقلات الجليكوزيل المرتبط بالغشاء ، والتي تقتصر على الجانب اللمعي من غشاء جولجي.

تشير خطوط مختلفة من الأدلة إلى أن تخليق أبسط العقيدات يحدث في المنطقة الأولى من نظام غشاء غولجي ، في حين أن الأصناف الأكثر تعقيدًا تحدث في المناطق "المتأخرة"..

تنظيم

يتم تنظيم التوليف في المقام الأول عن طريق التعبير عن غليكوزيل ترانسفيريز ، ولكن قد تتورط أيضًا أحداث جينية ، مثل الفسفرة في الإنزيمات المعنية وغيرها..

تطبيقات

ركز بعض الباحثين انتباههم على فائدة ganglioside معين ، GM1. السم توليفها ضد الكوليرا في المرضى الذين يعانون من الكولي لديه وحدة فرعية مسؤولة عن الاعتراف المحدد لهذا ganglioside ، والتي يتم عرضها على سطح الخلايا المخاطية في الأمعاء.

وهكذا ، تم استخدام GM1 للاعتراف بعلامات هذا المرض المراد تضمينه في تخليق الجسيمات الشحمية المستخدمة لتشخيص الكوليرا.

تشتمل التطبيقات الأخرى على تخليق عقاقير معينة للعقاقير (gangliosides) وربطها بالدعامات المستقرة لأغراض التشخيص أو لتنقية وعزل المركبات التي لها تقارب. كما تم تحديد أنها يمكن أن تكون بمثابة علامات لبعض أنواع السرطان.

مراجع

1. Groux-Degroote، S.، Guérardel، Y.، Julien، S.، & Deannoy، P. (2015). Gangliosides في سرطان الثدي: آفاق جديدة. الكيمياء الحيوية (موسكو), 80(7) ، 808-819.
2. Ho، J.A، Wu، L.، Huang، M.، Lin، Y.، Baeumner، A.J.، Durst، R.A، & York، N. (2007). تطبيق الجسيمات الشحمية الحساسة للشحوم في نظام مناعي لحقن التدفق لتحديد توكسين الكوليرا. الشرج. علم., 79(1) ، 10795-10799.
3. Kanfer، J.، & Hakomori، S. (1983). الكيمياء الحيوية Sphingolipid. (د. هانهان ، إد), كتيب أبحاث الدهون 3 (1st ed.). الصحافة الكاملة.
4. Lodish، H.، Berk، A.، Kaiser، C.A.، Krieger، M.، Bretscher، A.، Ploegh، H.، Martin، K. (2003). بيولوجيا الخلية الجزيئية (الطبعة الخامسة). فريمان ، دبليو إتش آند كومباني.
5. O'Brien، J. (1981). أمراض التخزين جانجليوسيد: مراجعة محدثة. إيتال. ج. نيورول الخيال العلمي., 3, 219-226.
6. سونينو ، س. (2018). Gangliosides. In S. Sonnino & A. Prinetti (Eds.), طرق في البيولوجيا الجزيئية. هيومانا برس.
7. Tayot، J.-L. (1983). 244،312. الولايات المتحدة.
8. van Echten، G.، & Sandhoff، K. (1993). الأيض جانجليوسيد. مجلة الكيمياء البيولوجية, 268(8) ، 5341-5344.