GLOBOSZIDEK: SZERKEZET, BIOSZINTÉZIS, FUNKCIÓK ÉS PATOLÓGIÁK - BIOLÓGIA - 2026

A globoszidok egy olyan szfingolipid típus, amely a glikoszfingolipidek heterogén családjába tartozik, és jellemzik, hogy szerkezetükben egy poláris csoportba tartozó glikánok komplex szerkezete kapcsolódik a ceramid gerincéhez egy B glikozid kötéssel.

Ezeket a glikoszfingolipidek „földgömb” sorozatába sorolják a Galα4Galβ4GlcβCer általános formájú központi szerkezet jelenléte alapján, és nómenklatúrájukat általában a sarki fejekben található cukormaradékok számán és típusán alapozzák.

A Globoside általános felépítése (Forrás: BQmUB2010017, a Wikimedia Commons segítségével)

Más szfingolipidekkel ellentétben a globosidok sok emlős nem idegrendszeri szervéinek sejtmembránjainak normális alkotóelemei. Például a vesék, a bél, a tüdő, a mellékvesék és az eritrociták.

Mint minden membrán lipid, a globosidok fontos szerkezeti funkcióval is bírnak a lipid kettős rétegek kialakításában és rendezésében.

A savas vagy foszforilezett társaikkal ellentétben azonban a globoszidek funkciója nem annyira a jelző molekulák előállításával függ össze, hanem inkább a plazmamembrán glükokonjugátumainak részvételével.

Szerkezet

Néhány szerkezeti és funkcionális hasonlóságot mutatnak a glükozfingolipidek csoportjának többi tagjával: cerebrosidok, gangliozidok és szulfatidok; ideértve a főváz összetételét és metabolizmusának melléktermékeit.

A globoszidok azonban különböznek a savas glikoszfingolipidektől (például gangliozidoktól) szénhidrát poláris csoportjaik töltésében, mivel fiziológiai pH-értéken elektromosan semlegesek, ami úgy tűnik, hogy erősen befolyásolják az extracelluláris mátrix részeként betöltött funkcióikat.

Ezekben a poláris fejcsoportokban általában több mint két cukor-molekula van, köztük a D-glükóz, D-galaktoz és N-acetil-D-galaktozamin, kisebb mértékben fukoz és N-acetil-glükozamin..

A többi szfingolipidhez hasonlóan a globoszidok is nagyon változatos molekulák lehetnek, figyelembe véve a szfingozinvázhoz kapcsolódó többféle zsírsav-kombinációt vagy a hidrofil rész oligoszacharid láncainak lehetséges variációit.

bioszintézise

Az út a ceramid szintézisével kezdődik az endoplazmatikus retikulumban (ER). A szfingozin gerincét először egy L-szerin és egy palmitoil-CoA kondenzációja képezi.

Ezt követően a ceramidot ceramid-szintáz enzimek hatására állítják elő, amelyek egy másik zsírsav-CoA-molekulát kondenzálnak a szfingozin gerincével a szénnél a 2. helyzetben.

Még az ER-ben az előállított ceramidok galaktózmaradék hozzáadásával módosíthatók galaktokeramidok (GalCer) előállításához, vagy inkább a Golgi komplexbe vihetők át ceramid transzfer fehérjék (CERT) hatására) vagy vezikuláris szállítás útján.

A Golgi-komplexben a ceramidok glikozilezéssel gliko-ceramidok (GlcCer) előállításához használhatók.

Bonyolultságnövelés

A GlcCer a korai Golgi citoszolos felületén termelődik. Ezután átvihető a komplex luminalis felületére, majd specifikus glikozidáz enzimekkel glikozilezhetők, amelyek összetettebb glikoszfingolipideket állítanak elő.

Az összes glikoszfingolipid általános prekurzorát a Golgi-komplexben szintetizálják a GalCer vagy a GlcCer glikoziltranszferázok hatására.

Ezek az enzimek a megfelelő nukleotid-cukroktól specifikus szénhidrátokat szállítanak: UDP-glükóz, UDP-galaktóz, CMP-sziálsav stb.

Amikor a GlcCer áthalad a Golgi vezikuláris emberkereskedelmi rendszeren, galaktozilezve laktozil-ceramidot állítanak elő (LacCer). A LacCer az az ág, ahonnan a többi glikoszfingolipid prekurzorát szintetizálják, vagyis azt a molekulát, amelyhez később semleges poláris cukormaradékokat adnak. Ezeket a reakciókat specifikus globosid szintázok katalizálják.

Elhelyezkedés

Ezeket a lipideket elsősorban az emberi szövetekben találják meg. Mint sok glikoszfingolipid, a globosidok is gazdagodnak sok sejt plazmamembránjának külső felületén.

Különösen fontosak az emberi vörösvértestekben, ahol a sejtek felületén a glikolipid fő típusát képviselik.

Ezen túlmenően, amint azt fentebb megjegyeztük, a nem idegi szervek, elsősorban a vesék plazmamembránjainak glikokonjugátumainak részét képezik.

Jellemzők

A globosidok funkcióit eddig nem tisztázták teljesen, de ismert, hogy egyes fajok növelik a sejtek proliferációját és mozgékonyságát, ellentétben ezeknek az eseményeknek a gangliozidok által okozott gátlásával.

A tetrablikozilált globosid, a Gb4 (GalNAcβ3Galα4Galβ4GlcβCer) a sejtadhéziós folyamatok során az eritrociták szerkezeti zavarainak helyérzékeny felismerésében működik.

A legfrissebb tanulmányok meghatározták a Gb4 részvételét az ERK fehérjék aktiválásában a karcinóma sejtvonalakban, ami jelentheti annak részvételét a tumor megindításában. Ezek a fehérjék a mitogén-aktivált protein-kináz (MAPK) jelátviteli kaszkádba tartoznak, amely Raf, MEK és ERK elemekből áll.

Beszámoltak a Shiga család néhány baktériumtoxin-receptorként való részvételéről, különösen a Gb3 globazidról (Galα4Galβ4GlcβCer), más néven CD77-nek, éretlen B-sejtekben expresszálódva; ugyanakkor mint a HIV adhéziós faktor (gp120) receptorai, és úgy tűnik, hogy hatással vannak bizonyos rákfajtákra és más betegségekre.

Kapcsolódó patológiák

Számos típusú lipidosis létezik az emberekben. A globosidok és metabolikus útjaik különösen két betegséggel kapcsolatosak: Fabry-kór és Sandhoff-kór.

Fabry betegség

Ez egy öröklött szisztémás nemhez kapcsolódó rendellenességre utal, először olyan betegeknél, akiknél a köldökben több lila folt található. Olyan szerveket érinti, mint a vesék, a szív, a szem, a végtagok, a gyomor-bélrendszer és az idegrendszer része.

A trihexosidáz enzim anyagcsere-hibájának eredménye, amely felelős a trihexosiceramid hidrolíziséből, amely egy intermedier a globosidok és gangliozidok katabolizmusában, és ezen glikolipidek felhalmozódását okozza a szövetekben.

Sandhoff-betegség

Ezt a patológiát kezdetben a Tay-Sachs betegség egyik változatának írták le, amely a gangliozidok anyagcseréjéhez kapcsolódik, de ez azt is mutatja, hogy a globozidok felhalmozódnak a zsigerekben. Ez egy örökletes rendellenesség, autoszomális recessziós mintázattal, amely fokozatosan elpusztítja az idegsejteket és a gerincvelőt.

Ennek köze van a β-N-acetil-hexosaminidáz enzim A és B formájának hiányához a HEXB gén mutációinak következtében. Ezek az enzimek felelősek egyes glikoszfingolipidek lebontási lépéseiért.

Irodalom

1. Bieberich, E. (2004). A glikoszfingolipid anyagcserének és a sejt-sors döntésének integrálása a rákban és az őssejtekben: Áttekintés és hipotézis. Glycoconjugate Journal, 21, 315–327.
2. Brady, R., Gal, A., Bradley, R., Martensson, E., Warshaw, A., és Laster, L. (1967). Enzimatikus hiba Fabry-kórban. A New England Journal of Medicine, 276 (21), 1163–1167.
3. D'Angelo, G., Capasso, S., Sticco, L., és Russo, D. (2013). Glikoszfingolipidek: szintézis és funkciók. A FEBS Journal, 280, 6338–6353.
4. Eto, Y. és Suzuki, K. (1971). Agyszfingoglikolipidek Krabbe globoid sejtjének leukodisztrófiájában. Journal of Neurochemistry, I (1966).
5. Jones, DH, Lingwood, CA, Barber, KR, és Grant, CWM (1997). Globózid mint membránreceptor: Az oligoszacharid kommunikációjának figyelembevétele a hidrofób doméntel †. Biochemistry, 31 (97), 8539-8547.
6. Merrill, AH (2011). A szfingolipid és a glikoszfingolipid metabolikus útjai a szfingolipidómia korszakában. Chemical Reviews, 111 (10), 6387-6422.
7. Park, S., Kwak, C., Shayman, JA, és Hoe, J. (2012). A globosid az epidermális növekedési faktor receptorral való kölcsönhatás révén elősegíti az ERK aktiválását. Biochimica et Biophysica Acta, 1820 (7), 1141–1148.
8. Az Egyesült Államok Egészségügyi és Humán Szolgáltatási Minisztériuma (2008). Genetikai otthoni referencia Sandhoff-betegség. A lap eredeti címe: www.ghr.nlm.nih.gov/condition/sandhoff-disease#definition
9. Spence, M., Ripley, B., Embil, J., & Tibbles, J. (1974). Sandhoff-betegség új változata. Pediat. Res., 8, 628-637.
10. Tatematsu, M., Imaida, K., Ito, N., Togari, H., Suzuki, Y. és Ogiu, T. (1981). Sandhoff-betegség. Acta Pathol. Jpn, 31 (3), 503–512.
11. Traversier, M., Gaslondes, T., Milesi, S., Michel, S. és Delannay, E. (2018). Poláris lipidek a kozmetikumokban: az extrakció, az elválasztás, az elemzés és a fő alkalmazások legújabb tendenciái. Phytochem Rev, 7, 1–32.
12. Yamakawa T., Yokoyama S. és Kiso, N. (1962). Az emberi vörösvértestek fő globosidjának szerkezete. The Journal of Biochemistry, 52 (3).