GANGLIOSIDLER: YAPI, FONKSIYONLAR, SENTEZ VE UYGULAMALAR - BIYOLOJI - 2025

Gangliosidler , asidik glikosfingolipidlerin sınıfına ait membran sfingolipitler bulunmaktadır. En bol bulunan glikolipitler arasındadırlar ve birçok zar özelliğinin yanı sıra bunlarla ilişkili proteinlerin düzenlenmesinde rol oynarlar. Özellikle sinir dokularında bol miktarda bulunurlar.

Karboksil grupları (sialik asitler) ve bir glikoz veya galaktoz tortusuna bağlı bir O-sülfat grubu içeren sülfatidlerle birlikte şeker tortularının varlığı ile karakterize edilirler. Ökaryotlardaki iki asidik glikosfingolipid ailesinden birini temsil ederler.

Bir gangliosid yapısının örneği (Kaynak: Caitlin Sedwick, Wikimedia Commons aracılığıyla)

Ganglioside terimi, 1939'da Alman biyokimyacı Ernst Klenk tarafından, Niemann-Pick hastalığı olan bir hastanın beyninden ekstrakte edilen bileşiklerin bir karışımına atıfta bulunulduğunda ortaya atıldı. Bununla birlikte, bir gangliosidin ilk yapısı 1963'te açıklandı.

Hidrofobik seramid iskeletini, 4 pozisyondaki karbonlar arasında bir trans çift bağ ile 16 ila 20 karbon atomlu bir yağ asidine bir amid bağıyla bağlanmış bir sfingozin molekülünden oluşan diğer sfingolipidlerle paylaşırlar. ve 5.

yapı

Gangliositler, bileşimlerinde seramidin hidrofobik iskeletine p-glukosidik bağlarla bağlanan siyalik asit moleküllerinin bulunduğu polar baş gruplarında oligosakkarit zincirlerine sahip olmaları ile karakterize edilir.

Oligosakarit zincirleri, farklı sialik asit türleri ve seramid iskeletine bağlanan apolar kuyruklar, hem sfingozin hem de amid bağları ile adı geçen iskelete bağlanan yağ asitleri arasındaki çoklu olası kombinasyonlar açısından son derece çeşitli moleküllerdir.

Sinir dokusunda gangliositler arasında en yaygın yağ asidi zincirleri palmitik ve stearik asit ile temsil edilir.

Kutup grubunun özellikleri

Bu sfingolipidlerin kutup başı bölgesi onlara güçlü bir hidrofilik karakter sağlar. Bu polar grup, örneğin fosfatidilkolin gibi fosfolipidlere kıyasla çok büyüktür.

Bu kütlenin nedeni, oligosakarit zincirlerinin boyutunun yanı sıra bu karbonhidratlarla ilişkili su moleküllerinin miktarı ile ilgilidir.

Gangliosidlerin genel yapısı (Kaynak: Ryan_1991, Wikimedia Commons aracılığıyla)

Sialik asitler, 5-amino-3,5-dideoksi-D-glisero-D-galakto-olmayan-2-ulopiranozoik asit veya nöraminik asit türevleridir. Gangliositlerde bilinen üç tür sialik asit vardır: 5-N-asetil, 5-N-asetil-9-O-asetil ve 5-N-glikolil türevi, sağlıklı insanlarda en yaygın olanı.

Genel olarak, memeliler (primatlar dahil) 5-N-glikolil-nöraminik asidi sentezleyebilir, ancak insanlar bunu besin kaynaklarından almalıdır.

Bu lipidlerin sınıflandırılması, hem sialik asit kalıntılarının sayısına (1-5 arası) hem de glikosfingolipid molekülündeki konumlarına dayandırılabilir.

En yaygın oligosakarit sekansı, tetrasakarit Galβ1-3GalNAcβ1-4Galβ1-4Glcβ'dir, ancak daha az kalıntı da bulunabilir.

Özellikleri

Gangliositlerin kesin biyolojik etkileri tam olarak aydınlatılmamıştır, ancak bunlar hücre farklılaşması ve morfogenezde, bazı virüslerin ve bakterilerin bağlanmasında ve proteinler için ligand olarak türe özgü hücre yapışması süreçlerinde rol oynarlar. selektinler.

Sinir sisteminde

Sialik asitli glikosfingolipidler, özellikle beyindeki gri madde hücrelerinde, sinir sisteminde özel bir öneme sahiptir. Bu, glikokonjugatların genel olarak hücreler için verimli bilgi ve depolama araçları olarak kabul edilmesiyle ilgilidir.

Ağırlıklı olarak plazma zarının dış tek tabakasında bulunurlar, bu nedenle glikoproteinler ve proteoglikanlarla birlikte glikokalikste önemli bir katılımları vardır.

Bu glikokaliks veya hücre dışı matris, hücre hareketi ve büyüme, proliferasyon ve gen ekspresyonunda yer alan sinyal yollarının aktivasyonu için gereklidir.

Hücre sinyallemesinde

Diğer sfingolipidlerde olduğu gibi, gangliosid degradasyonunun yan ürünleri de özellikle sinyal süreçlerinde ve yeni lipid moleküllerinin oluşumu için elementlerin geri dönüştürülmesinde önemli işlevlere sahiptir.

Çift tabakanın içinde, gangliosidler büyük ölçüde sfingolipidden zengin lipid sallarında meydana gelir, burada "gliko-sinyalleme alanları", aynı zamanda, stabilizasyon ve integral proteinlerle birleşme yoluyla hücreler arası etkileşimlere ve transmembran sinyallemeye aracılık eden "gliko-sinyalleme alanlarının" kurulduğu yerlerdir. Bu lipid salları bağışıklık sisteminde önemli işlevler yerine getirir.

Yapıda

Anormal formu Parkinson hastalığı ile ilişkili olan a-sinüklein proteininin sarmal yapısını korumada GM1 gangliosid gibi önemli membran proteinlerinin konformasyonunu ve doğru katlanmasını desteklerler. Ayrıca Huntington, Tay-Sachs ve Alzheimer hastalığının patolojileriyle de ilişkilendirilmiştir.

sentez

Glikosfingolipid biyosentezi, endoplazmik retikulumdan (ER) vezikül akışı yoluyla Golgi aparatından geçerek ve plazma zarında sona eren hücre içi taşınmaya büyük ölçüde bağlıdır.

Biyosentetik süreç, ER'nin sitoplazmik yüzünde seramid iskeletin oluşmasıyla başlar. Glikosfingolipidlerin oluşumu daha sonra Golgi aygıtında gerçekleşir.

Bu işlemden sorumlu glikosidaz enzimleri (glukosiltransferaz ve galaktosiltransferaz), Golgi kompleksinin sitozolik tarafında bulunur.

Büyüyen oligosakarit zincirine siyalik asit kalıntılarının eklenmesi, zara bağlı olan, ancak Golgi zarının lümen tarafı ile sınırlı olan birkaç glikosiltransferaz tarafından katalize edilir.

Farklı kanıtlar, en basit gangliosidlerin sentezinin Golgi zar sisteminin erken bölgesinde meydana gelirken, en karmaşık olanın daha "geç" bölgelerde meydana geldiğini göstermektedir.

düzenleme

Sentez, ilk durumda glikosiltransferazların ekspresyonu ile düzenlenir, ancak ilgili enzimlerin fosforilasyonu gibi epigenetik olaylar ve diğerleri de rol oynayabilir.

Uygulamalar

Bazı araştırmacılar, dikkatlerini belirli bir gangliosid olan GM1'in kullanışlılığına odaklamışlardır. Kolera hastalarında V. cholera tarafından sentezlenen toksin, bağırsaktaki mukoza hücrelerinin yüzeyinde sunulan bu gangliosidin spesifik olarak tanınmasından sorumlu bir alt birime sahiptir.

Bu nedenle GM1, kolera teşhisi için kullanılan lipozomların sentezinde yer aldığı için bu patolojinin belirteçlerinin tanınması için kullanılmıştır.

Diğer uygulamalar, spesifik gangliositlerin sentezini ve bunların teşhis amaçları için veya afiniteye sahip oldukları bileşiklerin saflaştırılması ve izolasyonu için stabil desteklere bağlanmasını içerir. Bazı kanser türleri için belirteç görevi görebilecekleri de bulunmuştur.

Referanslar

1. Groux-Degroote, S., Guérardel, Y., Julien, S. ve Deannoy, P. (2015). Meme Kanserinde Gangliositler: Yeni Perspektifler. Biyokimya (Moskova), 80 (7), 808-819.
2. Ho, JA, Wu, L., Huang, M., Lin, Y., Baeumner, AJ, Durst, RA ve York, N. (2007). Ganglioside-Sensitized Liposomes in a Flow Injection Immunoanalytic System for Determination of Cholera Toksin. Anal. Chem., 79 (1), 10795-10799.
3. Kanfer, J. ve Hakomori, S. (1983). Sfingolipid Biyokimyası. (D. Hanahan, Ed.), Handbook of Lipid Research 3 (1. baskı). Plenum Basın.
4. Lodish, H., Berk, A., Kaiser, CA, Krieger, M., Bretscher, A., Ploegh, H., Martin, K. (2003). Moleküler Hücre Biyolojisi (5. baskı). Freeman, WH & Company.
5. O'Brien, J. (1981). Ganglioside depolama hastalıkları: güncellenmiş bir inceleme. Ital. J. Neurol. Sci., 3, 219–226.
6. Sonnino, S. (2018). Gangliositler. S. Sonnino ve A. Prinetti (Eds.), Methods in Molecular Biology 1804. Humana Press.
7. Tayot, J.-L. (1983). 244,312. Amerika Birleşik Devletleri.
8. van Echten, G. ve Sandhoff, K. (1993). Ganglioside Metabolizması. Biyolojik Kimya Dergisi, 268 (8), 5341-5344.