- estructura
- Característiques de el grup polar
- funcions
- En el sistema nerviós
- En la senyalització cel·lular
- En l'estructura
- síntesi
- Regulació
- aplicacions
- referències
Els gangliòsids són esfingolípids de membrana que pertanyen a la classe dels glucoesfingolípidos acídics. Són dels glicolípids més abundants i estan involucrats en la regulació de moltes propietats de membrana, així com de proteïnes associades amb aquestes. Són especialment abundants en els teixits nerviosos.
Estan caracteritzats per la presència de residus de sucres amb grups carboxil (àcids siálicos) i juntament amb les sulfatidas, que contenen un grup sulfat O- lligat en un residu de glucosa o galactosa. Representen una de les dues famílies de glucoesfingolípidos acídics en els eucariotes.
Exemple de l'estructura d'un gangliósido (Font: Caitlin Sedwick, via Wikimedia Commons)
El terme gangliósido va ser encunyat en 1939 pel bioquímic alemany Ernst Klenk, quan feia referència a una barreja de compostos extrets de el cervell d'un pacient amb la malaltia de Niemann-Pick. No obstant, la primera estructura d'un gangliósido va ser dilucidada en 1963.
Comparteixen amb els altres esfingolípids l'esquelet hidrofòbic de ceramida, que està compost per una molècula d'esfingosina unida per un enllaç amida a un àcid gras d'entre 16 i 20 àtoms de carboni, amb un doble enllaç en trans entre els carbonis de les posicions 4 i 5.
estructura
Els gangliòsids estan caracteritzats per presentar en el seu grup de cap polar cadenes d'oligosacàrids en la composició hi ha molècules d'àcid siàlic units per enllaços β-glicosídics a l'esquelet hidrofòbic de la ceramida.
Són molècules extremadament diverses en vista de les múltiples combinacions possibles entre les cadenes d'oligosacàrids, els diferents tipus d'àcid siàlic i les cues apolars unides a l'esquelet de ceramida, tant de la esfingosina com dels àcids grassos units per enllaços amides a aquest esquelet.
En el teixit nerviós les cadenes d'àcids grassos més comuns entre els gangliòsids estan representades per l'àcid palmític i esteàric.
Característiques de el grup polar
La regió de cap polar d'aquests esfingolípids els proporciona un fort caràcter hidrofílic. Aquest grup polar és molt voluminós en comparació amb el dels fosfolípids com la fosfatidilcolina, per exemple.
La raó d'aquesta voluminositat té a veure amb la mida de les cadenes d'oligosacàrids, així com amb la quantitat de molècules d'aigua associades amb aquests carbohidrats.
Estructura general dels gangliòsids (Font: Ryan_1991, via Wikimedia Commons)
Els àcids siálicos són derivats de l'àcid 5-amino-3,5-dideoxi-D-glicero -D- galacto -non-2-ulopiranosoico, o àcid neuramínic. Hi ha tres tipus d'àcids siálicos coneguts en els gangliòsids: el 5- N -acetil, el 5- N -acetil-9- O -acetil i el 5- N -glicolil-derivatiu, que és el més comú en humans sans.
En general els mamífers (incloent-hi els primats) són capaços de sintetitzar l'àcid 5- N -glicolil-neuramínico, però els humans han d'obtenir de fonts alimentàries.
La classificació d'aquests lípids pot basar-se tant en el nombre de residus d'àcid siàlic (de 1-5), com en la posició dels mateixos en la molècula de l'glucoesfingolípido.
La seqüència d'oligosacàrids més comú és el tetrasacárido Galβ1-3GalNAcβ1-4Galβ1-4Glcβ, però també s'hi troben menor nombre de residus.
funcions
Les implicacions biològiques exactes dels gangliòsids no han estat completament dilucidades, però, semblen estar involucrats en la diferenciació cel·lular i la morfogènesi, en la unió d'alguns virus i bacteris, i en processos d'adhesió cel·lular tipus-específic com lligands per a les proteïnes selectinas.
En el sistema nerviós
Els glucoesfingolípidos amb àcid siàlic són d'especial rellevància en el sistema nerviós, sobretot en les cèl·lules de la matèria grisa del cervell. Això té a veure amb que els glicoconjugats, en general, són reconeguts com eficients vehicles d'informació i magatzem per a les cèl·lules.
Estan situats preponderantment a la monocapa externa de la membrana plasmàtica, de manera que tenen una participació important en el glucocálix, juntament amb glicoproteïnes i proteoglicans.
Aquest glucocálix o matriu extracel·lular és essencial per al moviment cel·lular i l'activació de rutes de senyalització implicades en creixement, proliferació i expressió genètica.
En la senyalització cel·lular
A l'igual que el que succeeix amb altres esfingolípids, els subproductes de la degradació dels gangliòsids també tenen funcions importants, especialment en processos de senyalització i en el reciclatge d'elements per a la formació de noves molècules lipídiques.
Dins de la bicapa dels gangliòsids ocorren en gran mesura a les basses lipídiques riques en esfingolípids, on s'estableixen "dominis de Glico senyalització" que també intervenen interaccions intercel·lulars i senyalització transmembrana per estabilització i associació amb proteïnes integrals. Aquestes basses lipídiques compleixen importants funcions en el sistema immunològic.
En l'estructura
Promouen la conformació i correcte plegament d'importants proteïnes de membrana, com és el cas de l'gangliósido GM1 en el manteniment de l'estructura helicoïdal de la proteïna α-sinucleïna, la forma aberrant està associada amb la malaltia de Parkinson. També s'han associat amb les patologies de la malaltia de Huntington, Tay-Sachs i Alzheimer.
síntesi
La biosíntesi dels glucoesfingolípidos depèn en gran mesura de l'transport intracel·lular a través del flux de vesícules des del reticle endoplasmàtic (ER), passant per l'aparell de Golgi i finalitzant a la membrana plasmàtica.
El procés biosintètic comença amb la formació de l'esquelet de ceramida a la cara citoplasmàtica de l'ER. La formació dels glucoesfingolípidos passa posteriorment en l'aparell de Golgi.
Els enzims glicosidases encarregades d'aquest procés (glucosiltransferasa i galactosiltransferasa) es troben a la cara citosòlica de l'complex de Golgi.
L'addició dels residus d'àcid siàlic a la cadena oligosacárida en creixement és catalitzada per unes poques glicosiltransferases unides a la membrana, però que estan restringides a la banda luminal de la membrana de l'Golgi.
Diferents línies d'evidència suggereixen que la síntesi dels gangliòsids més simples ocorre a la regió primerenca de sistema de membranes de l'Golgi, mentre que els més complexos es produeixen a les regions més "tardanes".
Regulació
La síntesi està regulada en primera instància per l'expressió de les glicosiltransferases, però també poden estar involucrats esdeveniments epigenètics com la fosforilació dels enzims implicats i altres.
aplicacions
Alguns investigadors han enfocat la seva atenció en la utilitat d'un gangliósido en particular, l'GM1. La toxina sintetitzada per V. cholera en els pacients colèrics posseeix una subunidad encarregada de el reconeixement específic d'aquest gangliósido, que és presentat a la superfície de les cèl·lules mucoses de l'intestí.
Així doncs, el GM1 ha estat emprat per al reconeixement de marcadors d'aquesta patologia a l'ésser inclòs en la síntesi de liposomes utilitzats per al diagnòstic de còlera.
Altres aplicacions inclouen la síntesi de gangliòsids específics i la seva unió a suports estables amb fins de diagnòstic o per a la purificació i aïllament de compostos per als quals aquests tinguin afinitat. També s'ha determinat que poden servir de marcadors per a alguns tipus de càncer.
referències
- Groux-Degroote, S., Guérardel, I., Julien, S., & Deannoy, P. (2015). Gangliosides in Breast Cancer: New Perspectives. Bioquímica (Moscow), 80 (7), 808-819.
- Ho, JA, Wu, L., Huang, M., Lin, I., Baeumner, AJ, Durst, RA, & York, N. (2007). Application of ganglioside-Sensitized Liposomes in a Flow Injection Immunoanalytical System for the Determination of Cholera Toxin. Anal. Chem., 79 (1), 10.795-10.799.
- Kanfer, J., & Hakomori, S. (1983). Sphingolipid Bioquímica. (D. Hanahan, Ed.), Handbook of Lipid Research 3 (1st ed.). Plenum Press.
- Lodish et, H., Berk, A., Kaiser, CA, Krieger, M., Bretscher, A., Ploegh, H., Martin, K. (2003). Molecular Cell Biology (5th ed.). Freeman, WH & Company.
- O'Brien, J. (1981). Ganglioside storage diseases: an updated review. Ital. J. Neurol. Sci., 3, 219-226.
- Sonnino, S. (2018). Gangliosides. In S. Sonnino & A. Prinetti (Eds.), Methods in Molecular Biology 1804. Humana Press.
- Tayot, J.-L. (1983). 244,312. United States.
- van Echten, G., & Sandhoff, K. (1993). Ganglioside Metabolism. The Journal of Biological Chemistry, 268 (8), 5341-5344.