GLOBOSIDA: STRUKTUR, BIOSINTESIS, FUNGSI DAN PATOLOGI - BIOLOGI - 2026

The globosides adalah sejenis sphingolipid milik keluarga heterogen glycosphingolipids dan dicirikan dengan mempunyai dalam struktur kutub glycans kumpulan struktur kompleks sebatian terikat kepada tulang belakang ceramide oleh glycosidic bon-B.

Mereka diklasifikasikan dalam rangkaian glikosfingolipid "globe" dengan adanya struktur pusat bentuk umum Galα4Galβ4GlcβCer, dan tatanama mereka umumnya berdasarkan jumlah dan jenis residu gula di kepala kutub.

Struktur umum Globoside (Sumber: BQmUB2010017, melalui Wikimedia Commons)

Tidak seperti sphingolipid lain, globosida adalah penyusun normal membran sel organ sistemik bukan saraf pada banyak mamalia. Contohnya buah pinggang, usus, paru-paru, kelenjar adrenal dan eritrosit.

Seperti semua lipid membran, globosida mempunyai fungsi struktur penting dalam pembentukan dan susunan lipid bilayers.

Walau bagaimanapun, tidak seperti rakan asid atau fosforilasi, fungsi globosida tidak banyak berkaitan dengan pengeluaran molekul isyarat, melainkan penyertaannya sebagai sebahagian daripada glikokonjugat dalam membran plasma.

Struktur

Mereka berkongsi beberapa persamaan struktur dan fungsi dengan anggota kumpulan glukosfingolipid lain: serebrosida, gangliosida, dan sulfatida; termasuk komposisi rangka utama dan produk sampingan metabolismenya.

Walau bagaimanapun, globosida berbeza dengan glikosfingolipid berasid (seperti gangliosida) berkenaan dengan muatan kumpulan polar karbohidrat mereka, kerana ia netral elektrik pada pH fisiologi, yang nampaknya mempunyai implikasi kuat terhadap fungsi mereka sebagai sebahagian daripada matriks ekstraselular.

Kumpulan kepala kutub ini biasanya mempunyai lebih dari dua molekul gula, di antaranya biasanya D-glukosa, D-galaktosa dan N-asetil-D-galaktosamin, dan pada tahap yang lebih rendah fukosa dan N-asetilglukosamin. .

Seperti sphingolipid lain, globosida boleh menjadi molekul yang sangat pelbagai, sama ada dengan mempertimbangkan pelbagai kombinasi asid lemak yang melekat pada rangka sphingosine atau kemungkinan variasi rantai oligosakarida bahagian hidrofilik.

Biosintesis

Laluan bermula dengan sintesis ceramide dalam retikulum endoplasma (ER). Tulang belakang sphingosine pertama kali dibentuk oleh pemeluwapan L-serine dan palmitoyl-CoA.

Ceramide kemudian dihasilkan oleh tindakan enzim sintase ceramide, yang mengembunkan molekul asid lemak-CoA yang lain dengan tulang belakang sphingosine pada karbon pada kedudukan 2.

Masih dalam ER, ceramida yang dihasilkan dapat diubahsuai dengan penambahan residu galaktosa untuk membentuk galacto ceramides (GalCer), atau sebaliknya dapat diangkut ke kompleks Golgi baik dengan tindakan protein pemindahan ceramide (CERT ) atau melalui pengangkutan vesikular.

Di kompleks Golgi, ceramides dapat glikosilasi untuk menghasilkan gluko ceramides (GlcCer).

Menambah kerumitan

GlcCer dihasilkan pada wajah sitosolik Golgi awal. Ia kemudian dapat diangkut ke permukaan luminal kompleks dan kemudiannya glikosilasi oleh enzim glikosidase tertentu yang menghasilkan glikosfingolipid yang lebih kompleks.

Prekursor biasa dari semua glikosfingolipid disintesis di kompleks Golgi dengan tindakan glikosiltransferase dari GalCer atau GlcCer.

Enzim ini memindahkan karbohidrat tertentu dari gula nukleotida yang sesuai: UDP-glukosa, UDP-galaktosa, CMP-asid sialik, dll.

Apabila GlcCer melalui sistem perdagangan vesikular Golgi, ia di galactosylated untuk menghasilkan lactosylceramide (LacCer). LacCer adalah titik cabang dari mana prekursor glikosfingolipid yang lain disintesis, iaitu molekul yang kemudiannya ditambahkan residu gula polar yang lebih neutral. Reaksi ini dikatalisis oleh sintase globosida tertentu.

Lokasi

Lipid ini terutamanya terdapat pada tisu manusia. Seperti banyak glikosfingolipid, globosida diperkaya pada permukaan luar membran plasma banyak sel.

Mereka sangat penting dalam eritrosit manusia, di mana ia mewakili jenis glikolipid utama di permukaan sel.

Sebagai tambahan, seperti yang dinyatakan di atas, mereka adalah sebahagian daripada kumpulan glikokonjugat membran plasma banyak organ bukan saraf, terutamanya buah pinggang.

ciri-ciri

Fungsi globosida belum dapat dijelaskan sepenuhnya hingga kini, tetapi diketahui bahawa beberapa spesies meningkatkan percambahan dan motilitas sel, berbeza dengan penghambatan kejadian ini yang disebabkan oleh beberapa gangliosida.

Globosida tetra-glikosilasi, Gb4 (GalNAcβ3Galα4Galβ4GlcβCer), berfungsi dalam pengiktirafan sensitif terhadap gangguan struktur eritrosit semasa proses lekatan sel.

Kajian terbaru telah menentukan penglibatan Gb4 dalam pengaktifan protein ERK dalam barisan sel karsinoma, yang dapat berarti penyertaannya dalam permulaan tumor. Protein ini tergolong dalam lata sinyal protein kinase yang diaktifkan mitogen (MAPK), yang terdiri daripada unsur-unsur Raf, MEK, dan ERK.

Penyertaan mereka sebagai reseptor untuk beberapa toksin bakteria dari keluarga Shiga telah dilaporkan, khususnya globosida Gb3 (Galα4Galβ4GlcβCer), juga dikenali sebagai CD77, dinyatakan dalam sel B yang belum matang; juga sebagai reseptor untuk faktor lekatan HIV (gp120) dan nampaknya mempunyai implikasi pada jenis barah dan penyakit lain.

Patologi berkaitan

Terdapat banyak jenis lipidosis pada manusia. Globosida dan jalur metaboliknya berkaitan dengan dua penyakit khususnya: Penyakit Fabry dan penyakit Sandhoff.

Penyakit Fabry

Ini merujuk kepada gangguan berkaitan sistematik yang diwarisi, pertama kali dilihat pada pesakit dengan banyak bintik ungu di kawasan pusar. Ia mempengaruhi organ seperti ginjal, jantung, mata, hujung kaki, bahagian sistem gastrointestinal dan saraf.

Ia adalah produk dari kekurangan metabolik dalam enzim ceramide trihexosidase, yang bertanggungjawab untuk hidrolisis trihexosiceramide, perantaraan dalam katabolisme globosida dan gangliosida, yang menyebabkan pengumpulan glikolipid ini dalam tisu.

Penyakit Sandhoff

Patologi ini pada mulanya digambarkan sebagai varian penyakit Tay-Sachs, yang berkaitan dengan metabolisme gangliosida, tetapi ini juga menunjukkan pengumpulan globosida dalam visera. Ia adalah gangguan yang diwarisi dengan corak resesif autosom yang secara beransur-ansur merosakkan neuron dan saraf tunjang.

Ini berkaitan dengan ketiadaan bentuk A dan B enzim β- N-asetil heksosaminidase kerana mutasi pada gen HEXB. Enzim ini bertanggungjawab untuk salah satu langkah penurunan beberapa glikosfingolipid.

Rujukan

1. Bieberich, E. (2004). Integrasi metabolisme glikosfingolipid dan keputusan nasib sel dalam barah dan sel stem: Kajian dan Hipotesis. Jurnal Glycoconjugate, 21, 315–327.
2. Brady, R., Gal, A., Bradley, R., Martensson, E., Warshaw, A., & Laster, L. (1967). Kecacatan Enzim pada Penyakit Fabry. The New England Journal of Medicine, 276 (21), 1163–1167.
3. D'Angelo, G., Capasso, S., Sticco, L., & Russo, D. (2013). Glycosphingolipids: sintesis dan fungsi. Jurnal FEBS, 280, 6338-6353.
4. Eto, Y., & Suzuki, K. (1971). Sphingoglycolipids otak dalam leukodystrophy sel globoid Krabbe. Jurnal Neurochemistry, I (1966).
5. Jones, DH, Lingwood, CA, Barber, KR, & Grant, CWM (1997). Globosida sebagai Reseptor Membran: Pertimbangan Komunikasi Oligosakarida dengan Domain Hidrofobik †. Biokimia, 31 (97), 8539-8547.
6. Merrill, AH (2011). Laluan metabolisme sphingolipid dan glycosphingolipid pada era sphingolipidomics. Ulasan Kimia, 111 (10), 6387-6422.
7. Park, S., Kwak, C., Shayman, JA, & Hoe, J. (2012). Globoside mendorong pengaktifan ERK melalui interaksi dengan reseptor faktor pertumbuhan epidermis. Biochimica et Biophysica Acta, 1820 (7), 1141–1148.
8. Jabatan Kesihatan & Perkhidmatan Manusia AS (2008). Penyakit Sandhoff Rujukan Rumah Genetik. Diperolehi dari www.ghr.nlm.nih.gov/condition/sandhoff-disease#definition
9. Spence, M., Ripley, B., Embil, J., & Tibbles, J. (1974). Varian Baru Penyakit Sandhoff. Pediat. Res., 8, 628-637.
10. Tatematsu, M., Imaida, K., Ito, N., Togari, H., Suzuki, Y., & Ogiu, T. (1981). Penyakit Sandhoff. Acta Pathol. Jpn, 31 (3), 503–512.
11. Traversier, M., Gaslondes, T., Milesi, S., Michel, S., & Delannay, E. (2018). Lipid polar dalam kosmetik: trend terkini dalam pengambilan, pemisahan, analisis dan aplikasi utama. Phytochem Rev, 7, 1–32.
12. Yamakawa, T., Yokoyama, S., & Kiso, N. (1962). Struktur Globosida Utama Erythrocytes Manusia. Jurnal Biokimia, 52 (3).