GLOBOZIDE: STRUCTURĂ, BIOSINTEZĂ, FUNCȚII ȘI PATOLOGII - BIOLOGIE - 2025

Cele globosides sunt un tip de sfingolipidă aparținând familiei eterogene de glicosfingolipide și sunt caracterizate prin faptul că în structura sa un glicani grup structură complexă polar compus legat la o catenă principală ceramide printr - o legătură glicozidică-B.

Acestea sunt clasificate în glicosfingolipidele „globului” prin prezența unei structuri centrale a formei generale Galα4Galβ4GlcβCer, iar nomenclatura lor se bazează în general pe numărul și tipul de reziduuri de zahăr din capetele polare.

Structura generală a unui Globoside (Sursa: BQmUB2010017, prin Wikimedia Commons)

Spre deosebire de alte sfingolipide, globozidele sunt constituenții normali ai membranelor celulare ale organelor sistemice non-nervoase ale multor mamifere. De exemplu rinichii, intestinul, plămânii, glandele suprarenale și eritrocitele.

La fel ca toate lipidele membranare, globozidele au funcții structurale importante în formarea și ordonarea straturilor lipidice.

Cu toate acestea, și spre deosebire de omologii lor acide sau fosforilate, funcția globozidelor nu este legată atât de producerea de molecule de semnalizare, ci mai degrabă de participarea lor ca parte a glicoconjugatelor în membrana plasmatică.

Structura

Ele împărtășesc unele asemănări structurale și funcționale cu ceilalți membri ai grupului de glucosfingolipide: cerebroside, ganglioside și sulfatide; inclusiv compoziția scheletului principal și a produselor secundare ale metabolismului său.

Cu toate acestea, globozidele diferă de glicosfingolipidele acide (cum ar fi gangliosidele) în ceea ce privește încărcarea grupărilor polare ale carbohidraților, deoarece sunt neutre din punct de vedere electric la pH-ul fiziologic, ceea ce pare să aibă implicații puternice pentru funcțiile lor ca parte a matricei extracelulare.

Aceste grupe polare ale capului au, în mod normal, mai mult de două molecule de zahăr, printre care sunt în mod obișnuit D-glucoză, D-galactoză și N-acetil-D-galactozamină și într-o măsură mai mică fucoză și N-acetilglucozamină. .

Ca și în cazul celorlalte sfingolipide, globozidele pot fi molecule foarte diverse, fie luând în considerare combinațiile multiple de acizi grași atașați la scheletul sfinozinei, fie variațiile posibile ale lanțurilor oligozaharide ale porțiunii hidrofile.

biosinteza

Calea începe cu sinteza ceramidei în reticulul endoplasmatic (ER). Coloana vertebrală a sfingosinei este formată mai întâi prin condensarea unei serine L și a unui palmitoyl-CoA.

Ceramida este ulterior generată de acțiunea enzimelor de ceramidă sintază, care condensează o altă moleculă de acid gras CoA cu coloana vertebrală a sfingosinei la carbon în poziția 2.

Încă în ER, ceramidele produse pot fi modificate prin adăugarea unui reziduu de galactoză pentru a forma ceramide galacto (GalCer), sau pot fi transportate în schimb la complexul Golgi, fie prin acțiunea proteinelor de transfer de ceramide (CERT ) sau prin transport vezicular.

În complexul Golgi, ceramidele pot fi glicozilate pentru a produce ceramide glucoice (GlcCer).

Adăugarea complexității

GlcCer este produs pe fața citosolică a Golgi timpurii. Acesta poate fi apoi transportat pe fața luminală a complexului și, ulterior, poate fi glicozilat de către enzime specifice glicozidazei care generează glicosfingolipide mai complexe.

Precursorii comuni ai tuturor glicosfingolipidelor sunt sintetizați în complexul Golgi prin acțiunea glicoziltransferazelor din GalCer sau GlcCer.

Aceste enzime transferă carbohidrați specifici din zaharurile nucleotidice adecvate: UDP-glucoză, UDP-galactoză, CMP-acid sialic etc.

Când GlcCer trece prin sistemul de trafic vezicular vezical Golgi, este galactosilat pentru a produce lactosilceramidă (LacCer). LacCer este punctul de ramură din care sunt sintetizați precursorii celorlalți glicosfingolipide, adică molecula la care se adaugă ulterior resturi de zahăr polare mai neutre. Aceste reacții sunt catalizate de sintaze globozidice specifice.

Locație

Aceste lipide se găsesc în principal în țesuturile umane. La fel ca multe glicosfingolipide, globozidele sunt îmbogățite pe suprafața exterioară a membranei plasmatice a multor celule.

Sunt deosebit de importante în eritrocitele umane, unde reprezintă tipul principal de glicolipid de pe suprafața celulei.

În plus, așa cum s-a menționat mai sus, acestea fac parte din setul de glicoconjugate ale membranelor plasmatice ale multor organe non-nervoase, în special a rinichilor.

Caracteristici

Funcțiile globozidelor nu au fost complet elucidate până în prezent, dar se știe că unele specii cresc proliferarea și motilitatea celulară, în contrast cu inhibarea acestor evenimente cauzate de unele ganglioside.

O globosidă tetra glicozilată, Gb4 (GalNAcβ3Galα4Galβ4GlcβCer), funcționează în recunoașterea în funcție de situs a tulburărilor structurale ale eritrocitelor în timpul proceselor de adeziune celulară.

Studii recente au determinat implicarea Gb4 în activarea proteinelor ERK în liniile celulare de carcinom, ceea ce ar putea însemna participarea acesteia la inițierea tumorii. Aceste proteine ​​aparțin cascadei de semnalizare a protein-kinazei (MAPK) activată de mitogen, formată din elementele Raf, MEK și ERK.

S-a raportat participarea lor ca receptori pentru unele toxine bacteriene din familia Shiga, în special globozida Gb3 (Galα4Galβ4GlcβCer), cunoscută și sub denumirea de CD77, exprimată în celulele B imature; de asemenea, ca receptori pentru factorul de adeziune la HIV (gp120) și par să aibă implicații în anumite tipuri de cancer și alte boli.

Patologii conexe

La oameni există numeroase tipuri de lipidoză. Globozidele și căile metabolice ale acestora sunt legate în special de două boli: boala Fabry și boala Sandhoff.

Boala Fabry

Se referă la o tulburare legată de sex sistemic moștenită, văzută prima dată la pacienții cu multiple pete purpurii în regiunea ombilicală. Afectează organe precum rinichii, inima, ochii, extremitățile, o parte a sistemului gastro-intestinal și nervos.

Este produsul unui defect metabolic al enzimei ceramide trihexosidaza, responsabil pentru hidroliza trihexosiceramidei, un intermediar în catabolismul globozidelor și gangliosidelor, care provoacă o acumulare a acestor glicolipide în țesuturi.

Boala Sandhoff

Această patologie a fost descrisă inițial ca o variantă a bolii Tay-Sachs, legată de metabolismul gangliozidelor, dar aceasta prezintă și acumularea de globozide în viscere. Este o afecțiune moștenită cu tipare autosomice recesive care distruge progresiv neuronii și măduva spinării.

Aceasta are legătură cu absența formelor A și B ale enzimei β-N-acetil hexosaminidază din cauza mutațiilor din gena HEXB. Aceste enzime sunt responsabile pentru una dintre etapele de degradare a unor glicosfingolipide.

Referințe

1. Bieberich, E. (2004). Integrarea metabolismului glicosfingolipidului și a deciziilor celulelor destinate cancerului și celulelor stem: revizuire și ipoteză. Jurnalul glicoconjugat, 21, 315–327.
2. Brady, R., Gal, A., Bradley, R., Martensson, E., Warshaw, A., & Laster, L. (1967). Defect enzimatic în boala Fabry. The New England Journal of Medicine, 276 (21), 1163–1167.
3. D'Angelo, G., Capasso, S., Sticco, L., & Russo, D. (2013). Glicosfingolipide: sinteză și funcții. Jurnalul FEBS, 280, 6338–6353.
4. Eto, Y. și Suzuki, K. (1971). Sfinoglicolipidele cerebrale în leucodistrofia celulelor globoide din Krabbe. Journal of Neurochemistry, I (1966).
5. Jones, DH, Lingwood, CA, Barber, KR și Grant, CWM (1997). Globozidul ca receptor de membrană: o examinare a comunicării oligozaharidelor cu domeniul hidrofob †. Biochimie, 31 (97), 8539-8547.
6. Merrill, AH (2011). Căile metabolice ale sfingolipidului și glicosfingolipidului în era sfingolipidomiei. Recenzii chimice, 111 (10), 6387-6422.
7. Park, S., Kwak, C., Shayman, JA, & Hoe, J. (2012). Globosida promovează activarea ERK prin interacțiunea cu receptorul factorului de creștere a epidermei Biochimica et Biophysica Acta, 1820 (7), 1141–1148.
8. Departamentul Sănătății și Servicii Umane din SUA (2008). Genetics Home Reference Boala Sandhoff. Preluat de pe www.ghr.nlm.nih.gov/condition/sandhoff-disease#definition
9. Spence, M., Ripley, B., Embil, J., & Tibbles, J. (1974). O nouă variantă a bolii Sandhoff. Pediat. Res., 8, 628-637.
10. Tatematsu, M., Imaida, K., Ito, N., Togari, H., Suzuki, Y., & Ogiu, T. (1981). Boala Sandhoff. Acta Pathol. Jpn, 31 (3), 503–512.
11. Traversier, M., Gaslondes, T., Milesi, S., Michel, S., & Delannay, E. (2018). Lipide polare în produse cosmetice: tendințe recente în extracție, separare, analiză și aplicații principale. Phytochem Rev, 7, 1–32.
12. Yamakawa, T., Yokoyama, S., & Kiso, N. (1962). Structura globosidei principale a eritrocitelor umane. The Journal of Biochemistry, 52 (3).