ГЛОБОЗИДИ: БУДОВА, БІОСИНТЕЗ, ФУНКЦІЇ ТА ПАТОЛОГІЇ - БІОЛОГІЯ

У глобозіде є типом сфінголіпіди , що належать до сімейства гетерогенних гликосфинголипидов і характеризується наявність в його структурі складовою полярної групи глікани складної структури , пов'язану з цераміди хребта за допомогою гликозидной зв'язку-B.

Вони класифікуються в межах серії «глобус» глікосфінголіпідів за наявністю центральної структури загальної форми Galα4Galβ4GlcβCer, а їх номенклатура, як правило, ґрунтується на кількості та типі залишків цукру в полярних голівках.

Загальна структура глобозиду (Джерело: BQmUB2010017, через Wikimedia Commons)

На відміну від інших сфінголіпідів, globosides є нормальними складовими клітинних мембран ненервових системних органів багатьох ссавців. Наприклад, нирки, кишечник, легені, наднирники та еритроцити.

Як і всі мембранні ліпіди, globosides мають важливі структурні функції у формуванні та упорядкуванні ліпідних шарів.

Однак, на відміну від їх кислих або фосфорильованих аналогів, функція глокозидів пов'язана не стільки з виробництвом сигнальних молекул, скільки з їх участю у складі глікоконюгатів у плазматичній мембрані.

Будова

Вони поділяють деякі структурні та функціональні подібності з іншими членами групи глюкосфінголіпідів: цереброзидами, гангліозидами та сульфатидами; включаючи склад головного скелета та побічні продукти його метаболізму.

Однак глокозиди відрізняються від кислих глікосфінголіпідів (таких як гангліозиди) щодо заряду їх полярних груп вуглеводів, оскільки вони є фізично нейтральними при фізіологічному рН, що, здається, має сильний вплив на їх функції у складі позаклітинного матриксу.

Ці полярні головні групи зазвичай мають більше двох молекул цукру, серед яких зазвичай D-глюкоза, D-галактоза та N-ацетил-D-галактозамін, і меншою мірою фукоза та N-ацетилглюкозамін. .

Як і в порівнянні з іншими сфінголіпідами, глокозиди можуть бути дуже різноманітними молекулами або з урахуванням безлічі комбінацій жирних кислот, приєднаних до скелета сфінгозину, або можливих варіацій ланцюгів олігосахариду гідрофільної частини.

Біосинтез

Шлях починається з синтезу цераміду в ендоплазматичному ретикулумі (ЕР). Основа сфінгозину спочатку утворюється конденсацією L-серину та пальмітоїл-КоА.

Згодом церамід утворюється під дією ферментів сераміду синтази, які конденсують іншу жирну кислоту-КоА-молекулу зі сфінгозиновою основою на вуглеці в положенні 2.

Ще в ЕР отримані кераміди можуть бути модифіковані додаванням галактозного залишку для утворення галактоцерамідів (GalCer), або вони можуть замість цього бути транспортовані до комплексу Гольджі або дією білків перенесення цераміду (CERT) ) або за допомогою везикулярного транспорту.

У комплексі Гольджі цераміди можуть бути глікозильовані з утворенням глюкоцерамідів (GlcCer).

Додавання складності

GlcCer виробляється на цитозольному обличчі раннього Гольджі. Потім він може бути транспортований до люмінізованої поверхні комплексу і згодом бути глікозильований специфічними ферментами глікозидази, які генерують більш складні глікосфінголіпіди.

Загальні попередники всіх глікосфінголіпідів синтезуються в комплексі Гольджі під дією глікозилтрансферази від GalCer або GlcCer.

Ці ферменти переносять специфічні вуглеводи з відповідних нуклеотидних цукрів: UDP-глюкози, UDP-галактози, CMP-сиалової кислоти тощо.

Коли GlcCer проходить через везикулярну систему торгівлі Гольджі, він галактозилируется для отримання лактосилцераміду (LacCer). LacCer - точка розгалуження, з якої синтезуються попередники інших глікосфінголіпідів, тобто молекули, до якої згодом додаються більш нейтральні полярні залишки цукру. Ці реакції каталізуються специфічними глибозидними синтазами.

Розташування

Ці ліпіди знаходяться в основному в тканинах людини. Як і багато глікосфінголіпіди, глокозиди збагачуються на зовнішній поверхні плазматичної мембрани багатьох клітин.

Вони особливо важливі в еритроцитах людини, де вони представляють основний тип гліколіпідів на клітинній поверхні.

Крім того, як зазначено вище, вони входять до складу набору глікоконюгатів плазматичних мембран багатьох ненервових органів, переважно нирок.

Особливості

Функції глокозидів на сьогодні не були повністю з'ясовані, але відомо, що деякі види підвищують проліферацію клітин та їх рухливість на відміну від пригнічення цих подій, спричинених деякими гангліозидами.

Тетра глікозильований глобозид, Gb4 (GalNAcβ3Galα4Galβ4GlcβCer), функціонує в розпізнаванні місцями структурних порушень еритроцитів під час процесів клітинної адгезії.

Недавні дослідження визначили участь Gb4 в активації білків ERK в клітинних лініях карциноми, що може означати його участь в ініціації пухлини. Ці білки належать до сигнального каскаду активованої мітогеном протеїнкінази (MAPK), що складається з елементів Raf, MEK та ERK.

Повідомлялося про їхню участь як рецепторів деяких бактеріальних токсинів сімейства Шига, зокрема глобозиду Gb3 (Galα4Galβ4GlcβCer), також відомого як CD77, експресується у незрілих В-клітинах; також є рецепторами фактора адгезії ВІЛ (gp120) і, мабуть, має наслідки для деяких видів раку та інших захворювань.

Супутні патології

У людини є численні види ліпідозу. Глобозиди та їх метаболічні шляхи пов'язані зокрема з двома захворюваннями: хворобою Фабрі та хворобою Сендхоффа.

Хвороба Фабрі

Це стосується успадкованого системного розладу, пов’язаного із статтю, вперше спостерігається у пацієнтів з множинними фіолетовими плямами в області пупка. Він вражає органи, такі як нирки, серце, очі, кінцівки, частина шлунково-кишкової та нервової систем.

Саме продукт метаболічного дефекту ферменту цераміду тригексозидази, що відповідає за гідроліз тригексосицераміду, є проміжним фактором у катаболізмі глокозидів та гангліозидів, що спричиняє скупчення цих гліколіпідів у тканинах.

Хвороба Сандхофф

Ця патологія спочатку була описана як варіант хвороби Тей-Сакса, пов'язаний з метаболізмом гангліозидів, але це також представляє скупчення глибозидів у вісцерах. Це спадкове порушення з аутосомно-рецесивними малюнками, що прогресивно руйнує нейрони та спинний мозок.

Це пов'язано з відсутністю форм A і B ферменту β-N -ацетилгексозамінідази через мутації гена HEXB. Ці ферменти відповідають за одну з стадій деградації деяких глікосфінголіпідів.

Список літератури

Біберіх, Е. (2004). Інтеграція метаболізму глікосфінголіпідів та рішень долі клітин у ракових і стовбурових клітинах: огляд та гіпотеза. Glycoconjugate Journal, 21, 315–327.
Brady, R., Gal, A., Bradley, R., Martensson, E., Warshaw, A., & Laster, L. (1967). Ферментативний дефект хвороби Фабрі. Журнал медицини Нової Англії, 276 (21), 1163–1167.
D'Angelo, G., Capasso, S., Sticco, L., & Russo, D. (2013). Глікосфінголіпіди: синтез та функції. Журнал FEBS, 280, 6338–6353.
Eto, Y., Suzuki, K. (1971). Мозгові сфінгогліколіпіди в крубоїдної лейкодистрофії Краббе. Журнал нейрохімії, I (1966).
Джонс, DH, Лінгвуд, Каліфорнія, Перукарня, KR, & Grant, CWM (1997). Глобозид як мембранний рецептор: розгляд зв’язку олігосахаридів з гідрофобним доменом †. Біохімія, 31 (97), 8539-8547.
Merrill, AH (2011). Сфінголіпідні та глікосфінголіпідні метаболічні шляхи в епоху сфінголіпідоміки. Хімічні огляди, 111 (10), 6387-6422.
Park, S., Kwak, C., Shayman, JA, & Hoe, J. (2012). Глобозид сприяє активації ERK шляхом взаємодії з рецептором епідермального фактора росту. Biochimica et Biophysica Acta, 1820 (7), 1141–1148.
Міністерство охорони здоров'я та соціальних служб США (2008). Генетика Головна Довідка Хвороба Сендхофа Отримано з www.ghr.nlm.nih.gov/condition/sandhoff-disease#definition
Спенс, М., Ріплі, Б., Ембіл, Дж. І Тіблбс, Дж. (1974). Новий варіант захворювання Сандхоффа Педіат. Рез., 8, 628-637.
Tatematsu, M., Imaida, K., Ito, N., Togari, H., Suzuki, Y., & Ogiu, T. (1981). Хвороба Сендхофа Акта Патол. Jpn, 31 (3), 503–512.
Traverseer, M., Gaslondes, T., Milesi, S., Michel, S., & Delannay, E. (2018). Полярні ліпіди в косметиці: останні тенденції вилучення, поділу, аналізу та основних застосувань. Phytochem Rev, 7, 1–32.
Yamakawa, T., Yokoyama, S., & Kiso, N. (1962). Структура головного глобозиду еритроцитів людини. Журнал біохімії, 52 (3).

ГЛОБОЗИДИ: БУДОВА, БІОСИНТЕЗ, ФУНКЦІЇ ТА ПАТОЛОГІЇ - БІОЛОГІЯ - 2025