Гликосфинголипид

Гликосфинголипидууд (GSLs) нь нэг төрлийн мембраны бүлгээс бүрддэг гликаны хэсэгтэй ковалентаар холбогдсон керамидын нуруунаас үүссэн липидүүд.

Олон зуун гликанууд нь хэдэн арван янзын керамидтай холбогдож болно молекулууд нь бүтцийн хувьд гайхалтай олон янз байдлыг бий болгодог

нэгдлүүд, тус бүр нь тодорхой биологийн функцийг гүйцэтгэх чадвартай байдаг. GSL нь мембран-уургийн үйл ажиллагааг зохицуулахыг санал болгосон

эс хоорондын харилцаанд хувь нэмэр оруулах. Хэдийгээр GSL нь эсийн амьдралд зайлшгүй шаардлагатай боловч олон эст организмын хөгжилд хамтдаа шаардлагатай байдаг тул гол үүрэг гүйцэтгэдэг гэж үздэг. "эсийн социологи" дахь молекулууд. Иймээс хувь хүний ​​GSL бүрдүүлэлт эсүүд нь өндөр динамик бөгөөд эсийн хөгжилтэй нягт холбоотой байдаг болон хүрээлэн буй орчны төлөв байдал. Одоогийн тоймд бид заримыг нь авч үзэх болно холбоотой байгаа мэдлэг, нээлттэй асуултууд болон ирээдүйн хэтийн төлөв GSL-ийн биологийн судалгаа.

Урвалын дараалал

Гликосфинголипидын биосинтез нь эукариот эсийн эндоплазмын тор ба Голги аппаратад тохиолддог нарийн төвөгтэй процесс юм. Гликосфинголипидууд нь сфингозин нуруу, өөх тосны хүчлийн гинж, нүүрс усны хэсгийг агуулсан сфинголипидын нэг төрөл юм. Гликосфинголипидын биосинтез нь хэд хэдэн ферментийн урвалыг агуулдаг. Процессын хялбаршуулсан тоймыг энд оруулав.

• Сфинголипидын синтез: Гликосфинголипидын нийлэгжилт нь урт гинжин амин спирт болох сфингозин үүсэхээс эхэлдэг. Энэ үе шатанд серин пальмитойлтрансферазаар катализлагдсан серин ба пальмитойл-КоА-ийн конденсац орно.

• Керамидын синтез: Дараа нь сфингозиныг ацилжуулж керамид үүсгэдэг өөх тосны хүчлийн гинж, ихэвчлэн пальмитийн хүчил, керамид синтазын катализатор.

• Гликозиляци: Керамидын молекулыг Голги аппарат руу зөөвөрлөж, гликозиляци явагддаг. Гликозиляци нь керамидын нуруунд чихрийн хэсгүүдийг нэмдэг. Нэмэгдсэн чихрийн өвөрмөц үлдэгдэл нь янз бүр байж болох бөгөөд энэ нь гликосфинголипидын олон янз байдалд хүргэдэг.

• Гликозилтрансфераза: Гликозилтрансфераза нь керамид руу чихрийн тодорхой үлдэгдэл нэмэх үүрэгтэй фермент юм. Элсэн чихрийн үлдэгдлийн төрөл, дарааллыг Голги аппаратад агуулагдах тусгай гликозилтрансферазаар тодорхойлно.

• Цогцолбор гликосфинголипид үүсэх: Элсэн чихрийн үлдэгдлийн төрөл, зохион байгуулалтаас хамааран гликосфинголипидуудыг тархи, ганглиозид, глобозид гэх мэт янз бүрийн бүлэгт ангилж болно.

• Сиализаци (ганглиозидын хувьд): Гликосфинголипидын дэд бүлэг болох ганглиозидууд нь нэмэлт өөрчлөлтүүд, түүний дотор сиалиляци хийдэг. Ганглиозидуудад сиалийн хүчлийн үлдэгдэл нэмж, бүтцийн нарийн төвөгтэй байдлыг улам бүр нэмэгдүүлдэг.

• Тээвэрлэлт ба нутагшуулах: Синтезжсэн гликосфинголипидууд нь эсийн мембран эсвэл бусад эсийн хэсгүүдэд дамждаг бөгөөд тэдгээр нь эсийн бүтэц, дохиолол, танихад чухал үүрэг гүйцэтгэдэг.

Үүрэг

• Эсийн мембраны бүтэц: GSL нь эсийн мембраны гол бүрэлдэхүүн хэсэг юм. Эдгээр нь эсийн мембраны бүтцийн бүрэн бүтэн байдал, уян хатан байдалд хувь нэмэр оруулж, тэдгээрийн физик шинж чанар, тогтвортой байдалд нөлөөлдөг.

• Үүрэн дохиолол: GSL нь эсийн дохиололд чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. Тэд өөрсдөө дохионы молекулын үүрэг гүйцэтгэдэг эсвэл дохионы молекулуудыг холбох платформ болж чаддаг. GSL нь эсийн өсөлт, ялгарал, апоптоз зэрэг янз бүрийн эсийн үйл явцад оролцдог.

• Эсийг таних: Гликосфинголипидууд нь эсийг таних, наалдуулахад чухал үүрэгтэй. Тэд дархлааны хариу урвал, эд эсийн хөгжил, олон эст организмын эс хоорондын харилцан үйлчлэл зэрэг үйл явцад оролцдог.

• Мэдрэлийн үйл ажиллагаа: Мэдрэлийн системд тодорхой гликосфинголипидууд, ялангуяа ганглиозидууд элбэг байдаг бөгөөд мэдрэлийн эсийн үйл ажиллагаанд чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. Эдгээр нь мэдрэлийн эсийн өсөлт, ялгаралт, синаптик дамжуулалтад хувь нэмэр оруулдаг.

• Цусны бүлэг тодорхойлох: Цусны улаан эсийн гадаргуу дээрх гликосфинголипидууд нь цусны бүлгийн эсрэгтөрөгчийг тодорхойлдог. Гликосфинголипидын өвөрмөц хэв маяг нь цусны төрлийг (жишээлбэл, A, B, AB, O) тодорхойлдог.

• Дархлааны хариу урвал: GSL нь дархлааны хариу урвалд оролцдог. Тэд эсрэгтөрөгчийн үүрэг гүйцэтгэж, дархлааны урвалыг өдөөж болно, эсвэл дархлааны системээр эмгэг төрүүлэгчдийг танихад оролцдог.

• Эмгэг төрүүлэгчийн харилцан үйлчлэл: Зарим эмгэг төрүүлэгчид, түүний дотор зарим бактери, вирусууд халдварын үед эзэн эсийн гликосфинголипидийг таньж, харилцан үйлчилдэг. GSL илэрхийлэлд гарсан өөрчлөлт нь халдварт өртөмтгий байдалд нөлөөлдөг.

• Хорт хавдар ба үсэрхийлэл: Гликосфинголипидын илэрхийлэл өөрчлөгдөх нь хорт хавдрын явц, үсэрхийлэлтэй холбоотой байдаг. Хорт хавдрын эсүүд дээрх тусгай гликосфинголипидын профайл нь эсийн наалдац, шилжилт хөдөлгөөн, инвазив байдалд нөлөөлдөг.

• Липидийн сал: GSL нь ихэвчлэн липидийн сал гэж нэрлэгддэг мембраны микродомайнуудад төвлөрдөг. Эдгээр салууд нь янз бүрийн эсийн үйл явцад нөлөөлдөг дохионы молекулууд болон рецепторуудыг зохион байгуулах үүрэг гүйцэтгэдэг.

Ерөнхийдөө гликосфинголипидын биосинтез нь эс, организмын зөв үйл ажиллагаанд зайлшгүй шаардлагатай. Гликосфинголипидын олон талт байдал, нарийн төвөгтэй байдал нь эсийн бүтэц, харилцаа холбоо, хүрээлэн буй орчинд үзүүлэх хариу үйлдэл зэрэгт олон талт үүрэг гүйцэтгэдэг.

Үе шатууд

Гликосфинголипидын (GSLs) биосинтез нь хэд хэдэн үе шатыг хамардаг бөгөөд голчлон эндоплазмын тор (ER) ба Голги аппаратад явагддаг. Гликосфинголипидын биосинтезийн үе шатуудын хялбаршуулсан тоймыг энд оруулав.

• Сфинголипидын синтез: Уг процесс нь сфинголипидын нийлэгжилтээс эхэлдэг. Сфингозин, урт гинжин амин спирт нь серин пальмитойлтрансфераза ферментээр катализлагдсан серин ба пальмитойл-КоА-ийн конденсацын үр дүнд үүсдэг.

• Керамидын синтез: Дараа нь сфингосиныг өөхний хүчил, ихэвчлэн пальмитийн хүчилтэй ацилуулж, керамид үүсгэдэг. Энэ урвал нь керамидын синтазагаар катализ болж, эндоплазмын торлог бүрхэвчинд үүсдэг.

• Голги аппарат руу тээвэрлэх: Керамид нь эндоплазмын торлог бүрхэвчээс Гольджи аппарат руу зөөгдөж, цаашдын боловсруулалт хийдэг. Энэ тээвэрлэлт нь цэврүүтэх наймаатай холбоотой.

• Голги дахь гликозилжилтийн эхлэл: Голги аппаратад керамид нь гликозиляцийн эхлэлд ордог. Эхний чихрийн үлдэгдэл нь ихэвчлэн глюкоз эсвэл галактозын молекул болох керамидын нуруунд нэмэгддэг. Энэ үе шат нь тусгай гликозилтрансферазаар катализ болдог.

• Лактосилцерамид үүсэх: Гликозиляцийн дараагийн үе шатууд нь лактосилцерамид үүсгэхийн тулд чихрийн нэмэлт үлдэгдэл нэмнэ. Эдгээр чихрийн үлдэгдэлд глюкоз, галактоз, N-ацетилглюкозамин болон бусад бодисууд орж болно.

• Гликозиляцийн олон янз байдал: Элсэн чихрийн үлдэгдлийн тодорхой дараалал, төрөл нь өөр өөр байдаг нь гликосфинголипидын олон янз байдалд хүргэдэг. Өөр өөр төрлийн эсүүд болон эдүүд нь янз бүрийн гликозилтрансферазуудыг илэрхийлж, GSL-ийн олон төрлийн бүтцийг бий болгоход хувь нэмэр оруулдаг.

• Ганглиозид үүсэх (заавал биш): Гликосфинголипидын дэд бүлэг болох ганглиозидууд нь сиалийн хүчлийн үлдэгдэл нэмэх зэрэг нэмэлт гликозиляцийн үе шатуудыг явуулдаг. Энэ нь Голги аппаратад тохиолдож, нарийн төвөгтэй gangliosides үүсэхэд хүргэдэг.

• Эсийн мембран эсвэл бусад эсийн тасалгаа руу тээвэрлэх: Синтезжсэн гликосфинголипидууд нь эсийн мембран, лизосом эсвэл эсийн бусад хэсгүүдийг багтаасан эцсийн цэг рүү зөөгддөг. Хүн худалдаалах тодорхой замууд нь гликосфинголипидын төрлөөс хамаарна.

• Үүрэн функцууд: Гликосфинголипидууд нь эсийн мембран эсвэл бусад эсийн бүтцэд орсны дараа эсийн бүтэц, дохиолол, эсийн гаднах орчинтой харилцахад чухал үүрэг гүйцэтгэдэг.

Холбогдох өвчнүүд

Гликосфинголипидын биосинтезийн тасалдал, мутаци нь янз бүрийн өвчинд хүргэдэг. Эдгээр эмгэгүүд нь ихэвчлэн лизосомд гликосфинголипид хуримтлагддаг тул сфинголипидоз эсвэл лизосомын хадгалалтын өвчин гэж нэрлэдэг. Гликосфинголипидын биосинтезтэй холбоотой өвчний зарим жишээ энд байна.

• Гаучерын өвчин: Гаучерын өвчин нь глюкоцереброзидаза ферментийн дутагдлаас болж глюкозилцерамид хуримтлагдахад хүргэдэг. Энэхүү лизосомын хадгалалтын эмгэг нь дэлүү, элэг, ясны чөмөгт нөлөөлдөг бөгөөд элэгний томрол, цус багадалт, ясны гажиг хэлбэрээр илэрдэг.

• Tay-Sachs өвчин: Tay-Sachs өвчин нь гексозаминидаза А ферментийн дутагдлаас үүдэлтэй бөгөөд GM2 ganglioside хуримтлагдахад хүргэдэг. Энэ эмгэг нь голчлон төв мэдрэлийн системд нөлөөлдөг бөгөөд мэдрэлийн эсийн доройтлын явцаар тодорхойлогддог. Энэ нь Ашкенази еврейчүүд гэх мэт тодорхой популяцид илүү түгээмэл байдаг.

• Сандхоффын өвчин: Сандхоффын өвчин нь Tay-Sachs өвчинтэй төстэй бөгөөд гексозаминидаз А ба гексозаминидаз В-ийн дутагдлаас үүсдэг. Энэ нь GM2 ганглиозид болон холбогдох гликосфинголипидүүдийн хуримтлал үүсгэдэг. Шинж тэмдгүүд нь мэдрэлийн дэвшилтэт доройтол, моторын үйл ажиллагааны алдагдал юм.

• Фабри өвчин: Фабри өвчин нь альфа-галактозидаза А ферментийн дутагдлаас болж глоботриаосилцерамид (Gb3) хуримтлагдахад хүргэдэг. Энэхүү X-тэй холбоотой эмгэг нь арьс, бөөр, зүрх, мэдрэлийн систем зэрэг олон эрхтэнд нөлөөлдөг бөгөөд өвдөлт, бөөрний үйл ажиллагаа алдагдах, зүрхний асуудал үүсгэдэг.

• Краббегийн өвчин (Глобоид эсийн лейкодистрофи): Краббе өвчин нь галактосилцерамидазын ферментийн дутагдлаас болж галактосилцерамид хуримтлагдахад хүргэдэг. Энэ нь юуны түрүүнд мэдрэлийн системд нөлөөлж, улмаар деиелинизаци, мэдрэлийн доройтолд хүргэдэг. Эрт хэлбэрийн хэлбэрүүд нь хөгжлийн ноцтой асуудалд хүргэдэг.

• Фарберын өвчин: Фарберын өвчин нь керамидазын хүчиллэг ферментийн дутагдлаас болж керамид хуримтлагдахад хүргэдэг. Энэ нь үе мөчний гажиг, арьсан доорх зангилаа, мэдрэлийн эсийн доройтлын явцаар тодорхойлогддог ховор тохиолддог лизосомын хадгалалтын эмгэг юм.

• Метахроматик лейкодистрофи (MLD): MLD нь арилсульфатаза А ферментийн дутагдлаас болж сульфатидын хуримтлал үүсгэдэг. Энэ эмгэг нь төв болон захын мэдрэлийн системд демиелинизаци үүсгэж, мэдрэлийн шинж тэмдэг, танин мэдэхүйн дэвшилтэт бууралтад хүргэдэг.

Үүсэл

Гликосфинголипидын биосинтезийн нээлт, ойлголт нь олон жилийн турш олон судлаачдын ажлыг хамарсан. Сфинголипид, түүний дотор гликосфинголипидийг судлах нь аажмаар явагдсан бөгөөд янз бүрийн эрдэмтэд тэдгээрийн бүтэц, үүргийг илрүүлэхэд хувь нэмрээ оруулсан.

• Сфинголипидын нээлт (19-р зуун): Сфинголипид, түүний дотор энгийн керамидуудыг 19-р зуунд анх нээсэн. "Сфинголипид" гэсэн нэр томъёог Германы химич Иоганн Л.В. 1800-аад оны сүүлээр Тудихум.

• Ганглиозидын нээлт (1930-1940 он): Гликосфинголипидын дэд бүлэг болох ганглиозидыг 1930-1940-өөд онд Эрнст Кленк нээсэн. Кленк эдгээр нарийн төвөгтэй липидүүдийг тодорхойлсон бөгөөд энэ нь ялангуяа мэдрэлийн эсүүдэд элбэг байдаг.

• Гликосфинголипидын солилцооны ферментийг тодорхойлох (20-р зууны дунд үе): 20-р зууны дунд үеэс судлаачид гликосфинголипидын солилцоонд оролцдог ферментүүдийг тодорхойлж эхэлсэн. Жишээлбэл, Гаушер өвчний дутагдалтай глюкоцеребросидаза ферментийг 1960-аад онд илрүүлсэн.

• Гликосфинголипидын бүтцийн дэвшил (1970-1980-аад он): 1970-1980-аад оны үед масс спектрометр ба цөмийн соронзон резонанс (NMR) зэрэг аналитик аргуудын дэвшил нь судлаачдад янз бүрийн гликосфинголипидын нарийвчилсан бүтцийг тодруулах боломжийг олгосон. Гликозилтрансферазын шинж чанар (1980-1990-ээд он):

• 1980, 1990-ээд онд судлаачид гликосфинголипидын биосинтезийн явцад керамид руу чихрийн тодорхой үлдэгдэл нэмэх үүрэгтэй гликозилтрансферазуудыг тодорхойлж, тодорхойлсон. Генетик ба молекулын судалгаа (20-р зууны сүүлч):

• Гликосфинголипидын биосинтезд оролцдог генийн клончлол, шинж чанарыг тодорхойлох нь 20-р зууны сүүлчээр чухал амжилт байв. Энэ нь биосинтезийн замуудын суурь молекулын механизмыг илүү сайн ойлгох боломжийг олгосон. Үргэлжилсэн судалгаа ба дэвшил (21-р зуун): Гликосфинголипид болон холбогдох ферментүүдийн генетикийн судалгаа, бүтцийн шинжилгээ, функциональ судалгаа зэрэг тасралтгүй судалгаанууд нь эдгээр цогц молекулууд болон эсийн үйл явц дахь үүргийн талаарх бидний ойлголтыг ахиулсаар байна.

Тодорхой нээлтүүдийг эрдэмтэд хийсэн боловч гликосфинголипидын биосинтезийн тухай ойлголт нь цаг хугацааны явцад олон судлаачдын оруулсан хувь нэмрийг хамарсан хамтын хүчин чармайлт гэдгийг тэмдэглэх нь зүйтэй.