- โครงสร้าง
- ลักษณะของกลุ่มขั้ว
- คุณสมบัติ
- ในระบบประสาท
- ในการส่งสัญญาณของเซลล์
- ในโครงสร้าง
- สังเคราะห์
- ระเบียบข้อบังคับ
- การประยุกต์ใช้งาน
- อ้างอิง
gangliosidesมีสฟิงโกลิพิดเมมเบรนที่อยู่ในชั้นเรียนของ glycosphingolipids ที่เป็นกรด พวกมันเป็นหนึ่งในกลุ่มไกลโคลิปิดที่อุดมสมบูรณ์ที่สุดและมีส่วนเกี่ยวข้องกับการควบคุมคุณสมบัติของเมมเบรนหลายอย่างรวมถึงโปรตีนที่เกี่ยวข้องด้วย โดยเฉพาะอย่างยิ่งมีมากในเนื้อเยื่อประสาท
มีลักษณะเฉพาะด้วยการมีน้ำตาลตกค้างกับหมู่คาร์บอกซิล (กรดเซียลิก) และร่วมกับซัลเฟตที่มีกลุ่มโอซัลเฟตที่เชื่อมโยงกับน้ำตาลกลูโคสหรือกากกาแลคโตส พวกมันเป็นตัวแทนของหนึ่งในสองตระกูลของไกลโคฟิงโคลิปิดที่เป็นกรดในยูคาริโอต
ตัวอย่างโครงสร้างของ ganglioside (ที่มา: Caitlin Sedwick, Wikimedia Commons)
คำว่า ganglioside ได้รับการประกาศเกียรติคุณในปี 1939 โดยนักชีวเคมีชาวเยอรมัน Ernst Klenk เมื่อเขาอ้างถึงส่วนผสมของสารประกอบที่สกัดจากสมองของผู้ป่วยที่เป็นโรค Niemann-Pick อย่างไรก็ตามโครงสร้างแรกของ ganglioside ได้รับการอธิบายในปีพ. ศ. 2506
พวกเขาแบ่งปันโครงกระดูกเซราไมด์ที่ไม่ชอบน้ำกับ sphingolipids อื่น ๆ ซึ่งประกอบด้วยโมเลกุลสฟิงโกซีนที่เชื่อมโยงด้วยพันธะเอไมด์กับกรดไขมันที่มีคาร์บอนระหว่าง 16 ถึง 20 อะตอมโดยมีพันธะคู่ทรานส์ระหว่างคาร์บอนใน 4 ตำแหน่ง และ 5.
โครงสร้าง
Gangliosides มีลักษณะเฉพาะคือมีโซ่โอลิโกแซ็กคาไรด์อยู่ในกลุ่มหัวขั้วซึ่งมีโมเลกุลของกรดเซียลิกซึ่งเชื่อมโยงกันด้วยพันธะβ-glucosidic กับโครงกระดูกที่ไม่ชอบน้ำของเซราไมด์
พวกเขาเป็นโมเลกุลที่มีความหลากหลายอย่างมากในมุมมองของการผสมผสานที่เป็นไปได้หลายอย่างระหว่างโซ่โอลิโกแซ็กคาไรด์กรดเซียลิกประเภทต่างๆและหางอะโพลาร์ที่ติดอยู่กับโครงกระดูกเซราไมด์ทั้งสฟิงโกซีนและกรดไขมันที่เชื่อมโยงกันด้วยพันธะเอไมด์กับโครงกระดูกดังกล่าว
ในเนื้อเยื่อประสาทโซ่ของกรดไขมันที่พบมากที่สุดในกลุ่ม gangliosides แสดงโดยกรดปาล์มิติกและสเตียริก
ลักษณะของกลุ่มขั้ว
บริเวณส่วนหัวที่มีขั้วของสฟิงโคลิปิดเหล่านี้ทำให้พวกมันมีลักษณะที่ชอบน้ำมาก กลุ่มขั้วนี้มีขนาดใหญ่มากเมื่อเทียบกับฟอสโฟลิปิดเช่นฟอสฟาติดิลโคลีน
สาเหตุของการเทกองนี้เกี่ยวข้องกับขนาดของโซ่โอลิโกแซ็กคาไรด์รวมถึงปริมาณโมเลกุลของน้ำที่เกี่ยวข้องกับคาร์โบไฮเดรตเหล่านี้
โครงสร้างทั่วไปของ gangliosides (ที่มา: Ryan_1991, ผ่าน Wikimedia Commons)
กรดเซียลิกเป็นอนุพันธ์ของ 5-amino-3,5-dideoxy-D-glycero-D-galacto-non-2-ulopyranosoic acid หรือ neuraminic acid กรดเซียลิกที่รู้จักกันใน gangliosides มีอยู่ 3 ชนิด ได้แก่ 5-N -acetyl, 5-N -acetyl-9-O -acetyl และ 5-N -glycolyl derivative ซึ่งพบมากที่สุดในมนุษย์ที่มีสุขภาพดี
โดยทั่วไปสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม (รวมทั้งไพรเมต) สามารถสังเคราะห์กรด 5-N-glycolyl-neuraminic ได้ แต่มนุษย์ต้องได้รับจากแหล่งอาหาร
การจำแนกประเภทของไขมันเหล่านี้สามารถพิจารณาจากจำนวนของกรดเซียลิกที่ตกค้าง (ตั้งแต่ 1-5) และตำแหน่งในโมเลกุลไกลโคสฟิงโกลิปิด
ลำดับโอลิโกแซ็กคาไรด์ที่พบมากที่สุดคือGalβ1-3GalNAcβ1-4Galβ1-4Glcβ tetrasaccharide แต่ยังพบสารตกค้างน้อยกว่า
คุณสมบัติ
ผลกระทบทางชีววิทยาที่แน่นอนของ gangliosides ยังไม่ได้รับการอธิบายอย่างสมบูรณ์อย่างไรก็ตามดูเหมือนว่าจะมีส่วนเกี่ยวข้องกับความแตกต่างของเซลล์และการสร้างสัณฐานวิทยาในการจับไวรัสและแบคทีเรียบางชนิดและในกระบวนการยึดเกาะของเซลล์เฉพาะชนิดเป็นแกนด์สำหรับโปรตีน selectins
ในระบบประสาท
Glycosphingolipids ที่มีกรดเซียลิกมีความเกี่ยวข้องเป็นพิเศษในระบบประสาทโดยเฉพาะอย่างยิ่งในเซลล์สสารสีเทาของสมอง สิ่งนี้เกี่ยวข้องกับข้อเท็จจริงที่ว่าโดยทั่วไปแล้วไกลโคคอนจูเกตได้รับการยอมรับว่าเป็นข้อมูลที่มีประสิทธิภาพและเป็นพาหนะในการจัดเก็บสำหรับเซลล์
พวกมันตั้งอยู่อย่างเด่นชัดในชั้นเดียวด้านนอกของพลาสมาเมมเบรนดังนั้นพวกมันจึงมีส่วนร่วมที่สำคัญในไกลโคคาลิกซ์ร่วมกับไกลโคโปรตีนและโปรตีโอไกลแคน
ไกลโคคาลิกซ์หรือเมทริกซ์นอกเซลล์นี้จำเป็นสำหรับการเคลื่อนไหวของเซลล์และการกระตุ้นวิถีการส่งสัญญาณที่เกี่ยวข้องกับการเจริญเติบโตการแพร่กระจายและการแสดงออกของยีน
ในการส่งสัญญาณของเซลล์
เช่นเดียวกับสฟิงโคลิปิดอื่น ๆ ผลพลอยได้จากการย่อยสลายของ ganglioside ยังมีหน้าที่สำคัญโดยเฉพาะอย่างยิ่งในกระบวนการส่งสัญญาณและในการรีไซเคิลองค์ประกอบเพื่อสร้างโมเลกุลของไขมันใหม่
ภายใน bilayer gangliosides ส่วนใหญ่เกิดขึ้นในแพไขมันที่มี sphingolipid ซึ่งมีการจัดตั้ง "โดเมนการส่งสัญญาณไกลโค" ซึ่งเป็นสื่อกลางในการโต้ตอบระหว่างเซลล์และการส่งสัญญาณของเมมเบรนโดยการทำให้เสถียรและเชื่อมโยงกับโปรตีนในตัว แพไขมันเหล่านี้ทำหน้าที่สำคัญในระบบภูมิคุ้มกัน
ในโครงสร้าง
พวกเขาส่งเสริมโครงสร้างและการพับที่ถูกต้องของโปรตีนเมมเบรนที่สำคัญเช่น GM1 ganglioside ในการรักษาโครงสร้างขดลวดของโปรตีนα-synuclein ซึ่งรูปแบบที่ผิดปกติเกี่ยวข้องกับโรคพาร์คินสัน พวกเขายังเกี่ยวข้องกับพยาธิสภาพของ Huntington, Tay-Sachs และโรคอัลไซเมอร์
สังเคราะห์
การสังเคราะห์ทางชีวภาพของ Glycosphingolipid นั้นขึ้นอยู่กับการขนส่งภายในเซลล์ผ่านการไหลเวียนของถุงน้ำจากเอนโดพลาสมิกเรติคูลัม (ER) ผ่านอุปกรณ์ Golgi และสิ้นสุดที่เยื่อหุ้มพลาสมา
กระบวนการสังเคราะห์ทางชีวภาพเริ่มต้นด้วยการก่อตัวของโครงกระดูกเซราไมด์บนหน้าไซโตพลาสซึมของ ER การก่อตัวของไกลโคสฟิงโกลิปิดเกิดขึ้นภายหลังในเครื่องมือ Golgi
เอนไซม์ไกลโคซิเดสที่รับผิดชอบกระบวนการนี้ (กลูโคซิลทรานสเฟอเรสและกาแลคโตซิลทรานสเฟอเรส) พบได้ที่ด้านไซโตโซลิกของคอมเพล็กซ์กอลจิ
การเติมสารตกค้างของกรดเซียลิกลงในห่วงโซ่โอลิโกแซ็กคาไรด์ที่กำลังเติบโตจะถูกเร่งปฏิกิริยาโดยไกลโคซิลทรานส์เฟอเรสสองสามตัวที่มีเยื่อหุ้ม แต่ถูก จำกัด ไว้ที่ด้านลูมินัลของเมมเบรน Golgi
หลักฐานที่แตกต่างกันแสดงให้เห็นว่าการสังเคราะห์ gangliosides ที่ง่ายที่สุดเกิดขึ้นในบริเวณต้นของระบบเมมเบรน Golgi ในขณะที่ส่วนที่ซับซ้อนที่สุดเกิดขึ้นในบริเวณ "ตอนปลาย" มากกว่า
ระเบียบข้อบังคับ
การสังเคราะห์ถูกควบคุมในกรณีแรกโดยการแสดงออกของ glycosyltransferases แต่เหตุการณ์ epigenetic เช่นการฟอสโฟรีเลชันของเอนไซม์ที่เกี่ยวข้องและอื่น ๆ อาจเกี่ยวข้องด้วย
การประยุกต์ใช้งาน
นักวิจัยบางคนให้ความสำคัญกับประโยชน์ของ ganglioside GM1 โดยเฉพาะ สารพิษที่สังเคราะห์โดย V. อหิวาตกโรคในผู้ป่วยอหิวาตกโรคมีหน่วยย่อยที่รับผิดชอบในการรับรู้เฉพาะของ ganglioside นี้ซึ่งแสดงบนพื้นผิวของเซลล์เมือกของลำไส้
ดังนั้น GM1 จึงถูกนำมาใช้เพื่อการจดจำเครื่องหมายของพยาธิวิทยานี้เนื่องจากรวมอยู่ในการสังเคราะห์ไลโปโซมที่ใช้ในการวินิจฉัยอหิวาตกโรค
การใช้งานอื่น ๆ ได้แก่ การสังเคราะห์ gangliosides เฉพาะและการเชื่อมโยงกับการสนับสนุนที่มีเสถียรภาพเพื่อวัตถุประสงค์ในการวินิจฉัยหรือเพื่อการทำให้บริสุทธิ์และการแยกสารประกอบที่พวกมันมีความสัมพันธ์กัน นอกจากนี้ยังพบว่าสามารถใช้เป็นเครื่องหมายสำหรับมะเร็งบางชนิดได้
อ้างอิง
- Groux-Degroote, S. , Guérardel, Y. , Julien, S. , & Deannoy, P. (2015). Gangliosides ในมะเร็งเต้านม: มุมมองใหม่ ชีวเคมี (มอสโก), 80 (7), 808-819
- Ho, JA, Wu, L. , Huang, M. , Lin, Y. , Baeumner, AJ, Durst, RA, & York, N. (2007) การประยุกต์ใช้ไลโปโซมที่ไวต่อ Ganglioside ในระบบภูมิคุ้มกันแบบฉีดไหลสำหรับการตรวจหาสารพิษอหิวาตกโรค ทางทวารหนัก เคมี, 79 (1), 10795-10799
- Kanfer, J. , & Hakomori, S. (1983). ชีวเคมี Sphingolipid (D. Hanahan, Ed.), Handbook of Lipid Research 3 (1st ed.). Plenum กด
- Lodish, H. , Berk, A. , Kaiser, CA, Krieger, M. , Bretscher, A. , Ploegh, H. , Martin, K. (2003) ชีววิทยาระดับโมเลกุล (ฉบับที่ 5). ฟรีแมน WH & Company
- โอไบรอัน, J. (1981). โรคที่เก็บ Ganglioside: บทวิจารณ์ที่อัปเดต อิตัล J. Neurol วิทย์, 3, 219–226.
- ซอนนิโน, S. (2018). gangliosides ใน S. Sonnino & A. Prinetti (Eds.), Methods in Molecular Biology 1804. กด Humana
- ทะยศ, J.-L. (2526). 244.312 สหรัฐ.
- van Echten, G. , & Sandhoff, K. (1993). การเผาผลาญ Ganglioside วารสารเคมีชีวภาพ, 268 (8), 5341-5344.