GLOBOSIDE: STRUKTUR, BIOSYNTHESE, FUNKTIONEN UND PATHOLOGIEN - BIOLOGIE - 2025

Die Globoside sind eine Art von Sphingolipid, das zur heterogenen Familie der Glycosphingolipide gehört, und zeichnen sich dadurch aus, dass sie in ihrer Struktur eine zusammengesetzte polare Glycankomplexstruktur aufweisen, die über eine glycosidische Bindung-B an ein Ceramidgerüst gebunden ist.

Sie werden innerhalb der "Globus" -Serie von Glycosphingolipiden durch das Vorhandensein einer zentralen Struktur der allgemeinen Form Galα4Galβ4GlcβCer klassifiziert, und ihre Nomenklatur basiert im Allgemeinen auf der Anzahl und Art der Zuckerreste in den Polköpfen.

Allgemeine Struktur eines Globosids (Quelle: BQmUB2010017, über Wikimedia Commons)

Im Gegensatz zu anderen Sphingolipiden sind Globoside normale Bestandteile der Zellmembranen nichtnervöser systemischer Organe vieler Säugetiere. Zum Beispiel die Nieren, der Darm, die Lunge, die Nebennieren und die Erythrozyten.

Wie alle Membranlipide haben Globoside wichtige strukturelle Funktionen bei der Bildung und Ordnung von Lipiddoppelschichten.

Im Gegensatz zu ihren sauren oder phosphorylierten Gegenstücken hängt die Funktion von Globosiden jedoch nicht so sehr mit der Produktion von Signalmolekülen zusammen, sondern vielmehr mit ihrer Beteiligung als Teil der Glykokonjugate an der Plasmamembran.

Struktur

Sie teilen einige strukturelle und funktionelle Ähnlichkeiten mit den anderen Mitgliedern der Gruppe der Glucosphingolipide: Cerebroside, Ganglioside und Sulfatide; einschließlich der Zusammensetzung des Hauptskeletts und der Nebenprodukte seines Stoffwechsels.

Globoside unterscheiden sich jedoch von sauren Glycosphingolipiden (wie Gangliosiden) hinsichtlich der Ladung ihrer kohlenhydratpolaren Gruppen, da sie bei physiologischem pH-Wert elektrisch neutral sind, was starke Auswirkungen auf ihre Funktionen als Teil der extrazellulären Matrix zu haben scheint.

Diese polaren Kopfgruppen haben normalerweise mehr als zwei Zuckermoleküle, darunter üblicherweise D-Glucose, D-Galactose und N-Acetyl-D-Galactosamin sowie in geringerem Maße Fucose und N-Acetylglucosamin. .

Wie bei den anderen Sphingolipiden können Globoside sehr unterschiedliche Moleküle sein, entweder unter Berücksichtigung der mehrfachen Kombinationen von Fettsäuren, die an das Sphingosingerüst gebunden sind, oder der möglichen Variationen der Oligosaccharidketten des hydrophilen Teils.

Biosynthese

Der Weg beginnt mit der Synthese von Ceramid im endoplasmatischen Retikulum (ER). Das Sphingosin-Rückgrat wird zuerst durch Kondensation eines L-Serins und eines Palmitoyl-CoA gebildet.

Ceramid wird anschließend durch die Wirkung von Ceramidsynthaseenzymen erzeugt, die ein weiteres Fettsäure-CoA-Molekül mit dem Sphingosin-Grundgerüst am Kohlenstoff an Position 2 kondensieren.

Noch im ER können die hergestellten Ceramide durch Zugabe eines Galactose-Restes zu Galacto-Ceramiden (GalCer) modifiziert oder stattdessen entweder durch die Wirkung von Ceramid-Transferproteinen (CERT) zum Golgi-Komplex transportiert werden ) oder mittels vesikulärem Transport.

Im Golgi-Komplex können die Ceramide glykosyliert werden, um Gluco-Ceramide (GlcCer) herzustellen.

Komplexität hinzufügen

GlcCer wird auf der zytosolischen Seite des frühen Golgi produziert. Es kann dann zur Lumenfläche des Komplexes transportiert und anschließend durch spezifische Glycosidaseenzyme glykosyliert werden, die komplexere Glycosphingolipide erzeugen.

Die gemeinsamen Vorläufer aller Glycosphingolipide werden im Golgi-Komplex durch die Wirkung von Glycosyltransferasen aus GalCer oder GlcCer synthetisiert.

Diese Enzyme übertragen spezifische Kohlenhydrate aus den geeigneten Nukleotidzuckern: UDP-Glucose, UDP-Galactose, CMP-Sialinsäure usw.

Wenn GlcCer das vesikuläre Golgi-Handelssystem passiert, wird es galactosyliert, um Lactosylceramid (LacCer) zu produzieren. LacCer ist der Verzweigungspunkt, von dem aus die Vorläufer der anderen Glycosphingolipide synthetisiert werden, dh das Molekül, zu dem anschließend neutralere polare Zuckerreste hinzugefügt werden. Diese Reaktionen werden durch spezifische Globosidsynthasen katalysiert.

Ort

Diese Lipide kommen hauptsächlich in menschlichen Geweben vor. Wie viele Glycosphingolipide sind Globoside an der äußeren Oberfläche der Plasmamembran vieler Zellen angereichert.

Sie sind besonders wichtig in menschlichen Erythrozyten, wo sie den Haupttyp des Glykolipids auf der Zelloberfläche darstellen.

Darüber hinaus sind sie, wie oben erwähnt, Teil des Satzes von Glykokonjugaten der Plasmamembranen vieler nichtnervöser Organe, hauptsächlich der Nieren.

Eigenschaften

Die Funktionen von Globosiden sind bisher nicht vollständig aufgeklärt, aber es ist bekannt, dass einige Arten die Zellproliferation und -motilität erhöhen, im Gegensatz zur Hemmung dieser Ereignisse, die durch einige Ganglioside verursacht werden.

Ein tetaglykosyliertes Globosid, Gb4 (GalNAcβ3Galα4Galβ4GlcβCer), wirkt bei der ortsempfindlichen Erkennung von Strukturstörungen von Erythrozyten während Zelladhäsionsprozessen.

Jüngste Studien haben die Beteiligung von Gb4 an der Aktivierung von ERK-Proteinen in Karzinomzelllinien festgestellt, was seine Beteiligung an der Tumorinitiierung bedeuten könnte. Diese Proteine ​​gehören zur Mitogen-aktivierten Proteinkinase (MAPK) -Signalkaskade, die aus den Elementen Raf, MEK und ERK besteht.

Über ihre Beteiligung als Rezeptoren für einige bakterielle Toxine der Shiga-Familie wurde berichtet, insbesondere das Globosid Gb3 (Galα4Galβ4GlcβCer), auch bekannt als CD77, das in unreifen B-Zellen exprimiert wird; auch als Rezeptoren für den HIV-Adhäsionsfaktor (gp120) und scheinen Auswirkungen auf bestimmte Krebsarten und andere Krankheiten zu haben.

Verwandte Pathologien

Es gibt zahlreiche Arten von Lipidose beim Menschen. Globoside und ihre Stoffwechselwege hängen insbesondere mit zwei Krankheiten zusammen: der Fabry-Krankheit und der Sandhoff-Krankheit.

Fabry-Krankheit

Es bezieht sich auf eine vererbte systemische geschlechtsgebundene Störung, die erstmals bei Patienten mit mehreren violetten Flecken in der Nabelgegend auftritt. Es betrifft Organe wie die Nieren, das Herz, die Augen, die Extremitäten, einen Teil des Magen-Darm- und Nervensystems.

Es ist das Produkt eines Stoffwechseldefekts im Enzym Ceramid-Trihexosidase, der für die Hydrolyse von Trihexosiceramid verantwortlich ist, einem Zwischenprodukt beim Katabolismus von Globosiden und Gangliosiden, das eine Akkumulation dieser Glykolipide im Gewebe verursacht.

Sandhoff-Krankheit

Diese Pathologie wurde ursprünglich als eine Variante der Tay-Sachs-Krankheit beschrieben, die mit dem Metabolismus von Gangliosiden zusammenhängt, aber dies zeigt auch die Akkumulation von Globosiden in den Eingeweiden. Es ist eine Erbkrankheit mit autosomal rezessiven Mustern, die nach und nach Neuronen und Rückenmark zerstört.

Dies hat mit dem Fehlen der Formen A und B des Enzyms β-N-Acetylhexosaminidase aufgrund von Mutationen im HEXB-Gen zu tun. Diese Enzyme sind für einen der Abbauschritte einiger Glycosphingolipide verantwortlich.

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