ГЛОБОЗИДЫ: СТРОЕНИЕ, БИОСИНТЕЗ, ФУНКЦИИ И ПАТОЛОГИИ - БИОЛОГИЯ - 2025

В глобозиде является типом сфинголипиды , принадлежащих к семейству гетерогенных гликосфинголипидов и характеризуется наличие в его структуре составной полярной группы гликаны сложной структуры , связанную с церамидой позвоночника посредством гликозидной связи-B.

Они классифицируются внутри серии гликосфинголипидов «глобус» по наличию центральной структуры общей формы Galα4Galβ4GlcβCer, и их номенклатура обычно основана на количестве и типе сахарных остатков в полярных головках.

Общая структура глобозида (Источник: BQmUB2010017, через Wikimedia Commons)

В отличие от других сфинголипидов, глобозиды являются нормальными составляющими клеточных мембран органов не нервной системы многих млекопитающих. Например, почки, кишечник, легкие, надпочечники и эритроциты.

Как и все мембранные липиды, глобозиды выполняют важные структурные функции в формировании и упорядочении липидных бислоев.

Однако, в отличие от их кислых или фосфорилированных аналогов, функция глобозидов связана не столько с выработкой сигнальных молекул, сколько с их участием в составе гликоконъюгатов в плазматической мембране.

Структура

Они имеют некоторое структурное и функциональное сходство с другими членами группы глюкосфинголипидов: цереброзидами, ганглиозидами и сульфатидами; включая состав основного скелета и побочные продукты его метаболизма.

Однако глобозиды отличаются от кислых гликосфинголипидов (таких как ганглиозиды) зарядом своих полярных углеводных групп, поскольку они электрически нейтральны при физиологическом pH, что, по-видимому, сильно влияет на их функции как части внеклеточного матрикса.

Эти полярные головные группы обычно содержат более двух молекул сахара, среди которых обычно находятся D-глюкоза, D-галактоза и N-ацетил-D-галактозамин, а также в меньшей степени фукоза и N-ацетилглюкозамин. ,

Как и в случае с другими сфинголипидами, глобозиды могут быть очень разнообразными молекулами, принимая во внимание множественные комбинации жирных кислот, прикрепленных к скелету сфингозина, или возможные варианты олигосахаридных цепей гидрофильной части.

Биосинтез

Путь начинается с синтеза церамида в эндоплазматическом ретикулуме (ЭР). Основа сфингозина сначала образуется путем конденсации L-серина и пальмитоил-КоА.

Церамид впоследствии образуется под действием ферментов церамидсинтазы, которые конденсируют другую молекулу жирной кислоты-CoA с основной цепью сфингозина у углерода в положении 2.

По-прежнему в ER производимые церамиды могут быть модифицированы путем добавления остатка галактозы с образованием галактоцерамидов (GalCer), или они могут вместо этого транспортироваться в комплекс Гольджи под действием белков-переносчиков церамидов (CERT ) или с помощью везикулярного транспорта.

В комплексе Гольджи церамиды могут быть гликозилированы с образованием глюкоцерамидов (GlcCer).

Добавление сложности

GlcCer продуцируется на цитозольной поверхности раннего Гольджи. Затем он может транспортироваться к просветной стороне комплекса и впоследствии гликозилироваться специфическими ферментами гликозидаз, которые генерируют более сложные гликосфинголипиды.

Общие предшественники всех гликосфинголипидов синтезируются в комплексе Гольджи под действием гликозилтрансфераз из GalCer или GlcCer.

Эти ферменты переносят определенные углеводы из соответствующих нуклеотидных сахаров: UDP-глюкоза, UDP-галактоза, CMP-сиаловая кислота и т. Д.

Когда GlcCer проходит через везикулярную систему переноса Гольджи, он галактозилируется с образованием лактозилцерамида (LacCer). LacCer - это точка ветвления, из которой синтезируются предшественники других гликосфинголипидов, то есть молекула, к которой впоследствии добавляются более нейтральные полярные остатки сахара. Эти реакции катализируются специфическими глобозидсинтазами.

Расположение

Эти липиды в основном находятся в тканях человека. Как и многие гликосфинголипиды, глобозиды обогащены на внешней поверхности плазматической мембраны многих клеток.

Они особенно важны для эритроцитов человека, где они представляют собой основной тип гликолипидов на поверхности клетки.

Кроме того, как отмечалось выше, они входят в набор гликоконъюгатов плазматических мембран многих ненервных органов, в основном почек.

Характеристики

Функции глобозидов на сегодняшний день полностью не выяснены, но известно, что некоторые виды увеличивают пролиферацию и подвижность клеток, в отличие от ингибирования этих событий, вызываемых некоторыми ганглиозидами.

Тетрагликозилированный глобозид Gb4 (GalNAcβ3Galα4Galβ4GlcβCer) участвует в сайт-чувствительном распознавании структурных нарушений эритроцитов во время процессов клеточной адгезии.

Недавние исследования определили участие Gb4 в активации белков ERK в клеточных линиях карциномы, что может означать его участие в инициации опухоли. Эти белки принадлежат к сигнальному каскаду митоген-активируемой протеинкиназы (MAPK), состоящему из элементов Raf, MEK и ERK.

Сообщалось об их участии в качестве рецепторов для некоторых бактериальных токсинов семейства Shiga, в частности глобозида Gb3 (Galα4Galβ4GlcβCer), также известного как CD77, экспрессируемого в незрелых В-клетках; также в качестве рецепторов фактора адгезии ВИЧ (gp120) и, по-видимому, влияют на определенные типы рака и другие заболевания.

Сопутствующие патологии

У людей существует множество типов липидоза. Глобозиды и их метаболические пути связаны, в частности, с двумя заболеваниями: болезнью Фабри и болезнью Сандхоффа.

Болезнь Фабри

Это унаследованное системное расстройство, связанное с полом, впервые проявляющееся у пациентов с множественными пурпурными пятнами в области пупка. Он поражает такие органы, как почки, сердце, глаза, конечности, часть желудочно-кишечной и нервной систем.

Это продукт метаболического дефекта фермента церамид тригексозидазы, ответственного за гидролиз тригексосицерамида, промежуточного звена катаболизма глобозидов и ганглиозидов, что вызывает накопление этих гликолипидов в тканях.

Болезнь Сандхоффа

Первоначально эта патология была описана как вариант болезни Тея-Сакса, связанной с метаболизмом ганглиозидов, но она также представляет собой накопление глобозидов во внутренних органах. Это наследственное заболевание с аутосомно-рецессивным паттерном, которое постепенно разрушает нейроны и спинной мозг.

Это связано с отсутствием форм A и B фермента β-N-ацетилгексозаминидазы из-за мутаций в гене HEXB. Эти ферменты ответственны за одну из стадий разложения некоторых гликосфинголипидов.

Ссылки

1. Биберих, Э. (2004). Интеграция метаболизма гликосфинголипидов и решений судьбы клеток в раковых и стволовых клетках: обзор и гипотеза. Glycoconjugate Journal, 21, 315–327.
2. Брэди, Р., Гал, А., Брэдли, Р., Мартенсон, Э., Уоршоу, А., и Ластер, Л. (1967). Ферментативный дефект при болезни Фабри. Медицинский журнал Новой Англии, 276 (21), 1163–1167.
3. Д'Анджело, Г., Капассо, С., Стико, Л., и Руссо, Д. (2013). Гликосфинголипиды: синтез и функции. Журнал FEBS, 280, 6338–6353.
4. Это, Ю., и Сузуки, К. (1971). Сфингогликолипиды головного мозга при лейкодистрофии глобоидных клеток Краббе. Журнал нейрохимии, I (1966).
5. Джонс, Д.Х., Лингвуд, Калифорния, Барбер, КР и Грант, CWM (1997). Глобозид как мембранный рецептор: рассмотрение связи олигосахаридов с гидрофобным доменом †. Биохимия, 31 (97), 8539-8547.
6. Меррилл, АХ (2011). Пути метаболизма сфинголипидов и гликосфинголипидов в эпоху сфинголипидомики. Химические обзоры, 111 (10), 6387-6422.
7. Парк С., Квак К., Шайман Дж. А. и Хоу Дж. (2012). Глобозид способствует активации ERK за счет взаимодействия с рецептором эпидермального фактора роста. Biochimica et Biophysica Acta, 1820 (7), 1141–1148.
8. Министерство здравоохранения и социальных служб США (2008 г.). Генетика Домашняя ссылка Болезнь Сандхоффа. Получено с www.ghr.nlm.nih.gov/condition/sandhoff-disease#definition.
9. Спенс М., Рипли Б., Эмбил Дж. И Тибблз Дж. (1974). Новый вариант болезни Сандхоффа. Pediat. Res., 8, 628-637.
10. Татэмацу, М., Имаида, К., Ито, Н., Тогари, Х., Судзуки, Ю., и Огиу, Т. (1981). Болезнь Сандхоффа. Acta Pathol. Jpn, 31 (3), 503–512.
11. Траверсье, М., Гаслондес, Т., Милези, С., Мишель, С., и Деланне, Э. (2018). Полярные липиды в косметике: последние тенденции в экстракции, разделении, анализе и основных применениях. Phytochem Rev, 7, 1–32.
12. Ямакава Т., Йокояма С. и Кисо Н. (1962). Структура основного глобозида эритроцитов человека. Журнал биохимии, 52 (3).