Gangliosid - Ganglioside

Struktur von GM1-Gangliosid

Ein Gangliosid ist ein Molekül, das aus einem Glycosphingolipid ( Ceramid und Oligosaccharid ) mit einer oder mehreren Sialinsäuren (z. B. n-Acetylneuraminsäure , NANA) besteht, die an die Zuckerkette gebunden sind . NeuNAc, ein acetyliertes Derivat der Kohlenhydratsialinsäure, macht die Kopfgruppen der Ganglioside bei pH 7 anionisch , was sie von Globosiden unterscheidet .

Der Name Gangliosid wurde erstmals 1942 vom deutschen Wissenschaftler Ernst Klenk auf Lipide angewendet, die neu aus Ganglienzellen des Gehirns isoliert wurden . Es sind mehr als 60 Ganglioside bekannt, die sich hauptsächlich in der Position und Anzahl der NANA- Reste voneinander unterscheiden . Es ist eine Komponente der Zellplasmamembran , die die Signalübertragungsereignisse der Zellen moduliert und sich in Lipidflößen zu konzentrieren scheint .

Kürzlich wurde festgestellt, dass Ganglioside in der Immunologie sehr wichtige Moleküle sind . Natürliche und halbsynthetische Ganglioside gelten als mögliche Therapeutika für neurodegenerative Erkrankungen.

Ort

Ganglioside sind vorhanden und auf Zelloberflächen konzentriert, wobei die beiden Kohlenwasserstoffketten der Ceramideinheit in die Plasmamembran eingebettet sind und sich die Oligosaccharide auf der extrazellulären Oberfläche befinden, wo sie Erkennungspunkte für extrazelluläre Moleküle oder Oberflächen benachbarter Zellen darstellen. Sie kommen überwiegend im Nervensystem vor, wo sie 6% aller Phospholipide ausmachen.

Funktion

Die Oligosaccharidgruppen an Gangliosiden erstrecken sich weit über die Oberflächen der Zellmembranen hinaus und dienen als unterscheidende Oberflächenmarker, die als spezifische Determinanten bei der Erkennung von Zellen und der Kommunikation von Zelle zu Zelle dienen können. Diese Kohlenhydrat - Kopfgruppen fungieren auch als spezifische Rezeptoren für bestimmte Hypophysen - Glykoprotein Hormone und bestimmte bakterielle Protein - Toxine wie Choleratoxin .

Die Funktionen von Gangliosiden als spezifische Determinanten legen nahe, dass sie eine wichtige Rolle für das Wachstum und die Differenzierung von Geweben sowie für die Karzinogenese spielen . Es wurde gefunden, dass die Tumorbildung die Synthese eines neuen Gangliosidkomplements induzieren kann und sehr niedrige Konzentrationen eines spezifischen Gangliosids die Differenzierung von kultivierten neuronalen Tumorzellen induzieren können.

Gemeinsame Ganglioside

Strukturen von GM1, GM2, GM3

Strukturen der gemeinsamen Ganglioside

GM2-1 = aNeu5Ac (2-3) bDGalp (1 - & agr;) bDGalNAc (1 - & agr;) bDGalNAc (1 - & agr;) bDGlcp (1-1) Cer
GM3 = aNeu5Ac (2-3) bDGalp (1-4) bDGlcp (1-1) Cer
GM2, GM2a (& agr;) = N-Acetyl-D-Galactose-Beta-1,4- [N-Acetylneuraminidat-Alpha-2,3 -] - Galactose-Beta-1,4-Glucose- alpha-Ceramid
GM2b (?) = aNeu5Ac (2-8) aNeu5Ac (2-3) bDGalp (1-4) bDGlcp (1-1) Cer
GM1, GM1a = bDGalp (1-3) bDGalNAc [aNeu5Ac (2-3 )] bDGalp (1-4) bDGlcp (1-1) Cer
asialo-GM1, GA1 = bDGalp (1-3) bDGalpNAc (1-4) bDGalp (1-4) bDGlcp (1-1) Cer
asialo-GM2, GA2 = bDGalpNAc (1-4) bDGalp (1-4) bDGlcp (1-1) Cer
GM1b = aNeu5Ac (2-3) bDGalp (1-3) bDGalNAc (1-4) bDGalp (1-4) bDGlcp (1 -1) Cer
GD3 = aNeu5Ac (2-8) aNeu5Ac (2-3) bDGalp (1-4) bDGlcp (1-1) Cer
GD2 = bDGalpNAc (1-4) [aNeu5Ac (2-8) aNeu5Ac (2- 3)] bDGalp (1-4) bDGlcp (1-1) Cer
GD1a = aNeu5Ac (2-3) bDGalp (1-3) bDGalNAc (1-4) [aNeu5Ac (2-3)] bDGalp (1-4) bDGlcp (1-1) Cer
GD1alpha = aNeu5Ac (2-3) bDGalp (1-3) bDGalNAc (1-4) [aNeu5Ac (2-6)] bDGalp (1-4) bDGlcp (1-1) Cer
GD1b = bDGalp (1-3) bDGalNAc (1-4) [aNeu5Ac (2-8) aNeu5Ac (2-3)] bDGalp (1-4) bDGlcp (1-1) Cer
GT1a = aNeu5Ac (2-8) aNeu5Ac (2 -3) bDGalp (1-3) bDGalNAc (1-4) [a Neu5Ac (2-3)] bDGalp (1-4) bDGlcp (1-1) Cer
GT1, GT1b = aNeu5Ac (2-3) bDGalp (1-3) bDGalNAc (1-4) [aNeu5Ac (2-8) aNeu5Ac (2-3)] bDGalp (1-4) bDGlcp (1-1) Cer
OAc-GT1b = aNeu5Ac (2-3) bDGalp (1-3) bDGalNAc (1-4) aXNeu5Ac9Ac (2-8) aNeu5Ac (2 -3)] bDGalp (1-4) bDGlcp (1-1) Cer
GT1c = bDGalp (1-3) bDGalNAc (1-4) [aNeu5Ac (2-8) aNeu5Ac (2-8) aNeu5Ac (2-3) ] bDGalp (1-4) bDGlcp (1-1) Cer
GT3 = aNeu5Ac (2-8) aNeu5Ac (2-8) aNeu5Ac (2-3) bDGal (1-4) bDGlc (1-1) Cer
GQ1b = aNeu5Ac (2-8) aNeu5Ac (2-3) bDGalp (1-3) bDGalNAc (1-4) [aNeu5Ac (2-8) aNeu5Ac (2-3)] bDGalp (1-4) bDGlcp (1-1) Cer
GGal = aNeu5Ac (2-3) bDGalp (1-1) Cer

wo

  • aNeu5Ac = N-Acetyl-alpha-neuraminsäure
  • aNeu5Ac9Ac = N-Acetyl-9-O-acetylneuraminsäure
  • bDGalp = Beta-D-Galactopyranose
  • bDGalpNAc = N-Acetyl-beta-D-Galactopyranose
  • bDGlcp = Beta-D-Glucopyranose
  • Cer = Ceramid (allgemeines N-acyliertes Sphingoid)

Pathologie

Ganglioside werden kontinuierlich in Zellen synthetisiert und abgebaut. Sie werden durch sequentielle Entfernung von Zuckereinheiten in der Oligosaccharidgruppe, die durch eine Reihe hochspezifischer lysosomaler Enzyme katalysiert werden, zu Ceramiden abgebaut . Mutationen in Genen, die für diese Enzyme kodieren, führen zur Akkumulation von teilweise abgebauten Gangliosiden in Lysosomen, was zu einer Gruppe von Krankheiten führt, die als Gangliosidose bezeichnet werden . Beispielsweise tritt die tödliche Tay-Sachs-Krankheit als genetischer Defekt auf, der dazu führt, dass keine funktionelle Hexosaminidase A produziert wird, wodurch sich GM2 in Lysosomen ansammelt. Letztendlich schwellen die Ganglienzellen im Nervensystem enorm an und stören die normalen Funktionen von Neuronen.

Eine Zusammenfassung der Ursachen der Sphingolipidose , einschließlich der Gangliosidose .

Ganglioside sind auch an verschiedenen Krankheiten beteiligt:

Verweise

Externe Links