Гликолипиды

Гликолипиды – это липиды , к которым углевод присоединен гликозидной (ковалентной) связью . ^[1] Их роль заключается в поддержании стабильности клеточной мембраны и облегчении клеточного распознавания, что имеет решающее значение для иммунного ответа и связей, которые позволяют клеткам соединяться друг с другом с образованием тканей . ^[2] Гликолипиды обнаруживаются на поверхности мембран всех эукариотических клеток, где они распространяются из фосфолипидного бислоя во внеклеточную среду. ^[2]

Структура

Существенной особенностью гликолипида является наличие моносахарида или олигосахарида , связанного с липидным фрагментом . Наиболее распространенными липидами клеточных мембран являются глицеролипиды и сфинголипиды , которые имеют глицериновую или сфингозиновую основу соответственно. К этому остову присоединяются жирные кислоты , так что липид в целом имеет полярную головку и неполярный хвост. Липидный бислой клеточной мембраны состоит из двух слоев липидов: внутренняя и внешняя поверхности мембраны состоят из полярных головных групп, а внутренняя часть мембраны состоит из неполярных хвостов жирных кислот.

Сахариды, которые прикреплены к полярным головным группам снаружи клетки, являются лигандными компонентами гликолипидов и также являются полярными, что позволяет им растворяться в водной среде, окружающей клетку. ^[3] Липид и сахарид образуют гликоконъюгат посредством гликозидной связи , которая является ковалентной связью . Аномерный углерод сахара связывается со свободной гидроксильной группой на липидном остове. Структура этих сахаридов варьируется в зависимости от структуры молекул, с которыми они связываются.

Метаболизм

Гликозилтрансферазы

Ферменты, называемые гликозилтрансферазами, связывают сахарид с молекулой липида, а также играют роль в сборке правильного олигосахарида , чтобы можно было активировать в клетке правильный рецептор, который реагирует на присутствие гликолипида на поверхности клетки. Гликолипид собирается в аппарате Гольджи и внедряется в поверхность пузырька , который затем транспортируется к клеточной мембране. Везикула сливается с клеточной мембраной, так что гликолипид может быть представлен на внешней поверхности клетки. ^[4]

Гликозидгидролазы

Гликозидгидролазы катализируют разрыв гликозидных связей. Они используются для модификации олигосахаридной структуры гликана после его добавления к липиду. Они также могут удалять гликаны из гликолипидов, превращая их обратно в немодифицированные липиды. ^[5]

Дефекты обмена веществ

Сфинголипидозы представляют собой группу заболеваний, связанных с накоплением сфинголипидов, которые не подверглись правильному расщеплению, обычно из-за дефекта фермента гликозидгидролазы. Сфинголипидозы обычно передаются по наследству, и их эффекты зависят от того, какой фермент поражен, и от степени поражения. Одним из ярких примеров является болезнь Нимана-Пика , которая может вызывать боль и повреждение нейронных сетей. ^[6]

Функция

Межклеточные взаимодействия

Основная функция гликолипидов в организме — служить сайтами узнавания межклеточных взаимодействий. Сахарид гликолипида связывается со специфическим дополнительным углеводом или с лектином (углеводсвязывающим белком) соседней клетки. Взаимодействие этих маркеров клеточной поверхности лежит в основе распознавания клеток и инициирует клеточные реакции, которые способствуют таким действиям, как регуляция, рост и апоптоз . ^[7]

Иммунные реакции

Примером того, как гликолипиды функционируют в организме, является взаимодействие между лейкоцитами и эндотелиальными клетками во время воспаления. Селектины , класс лектинов, обнаруженных на поверхности лейкоцитов и эндотелиальных клеток, связываются с углеводами, прикрепленными к гликолипидам, инициируя иммунный ответ. Это связывание приводит к тому, что лейкоциты покидают кровообращение и собираются вблизи места воспаления. Это первоначальный механизм связывания, за которым следует экспрессия интегринов , которые образуют более прочные связи и позволяют лейкоцитам мигрировать к месту воспаления. ^[8] Гликолипиды также ответственны за другие реакции, в частности, за распознавание вирусами клеток-хозяев. ^[9]

Группы крови

Группы крови являются примером того, как гликолипиды на клеточных мембранах опосредуют взаимодействие клеток с окружающей средой. Четыре основные группы крови человека (А, В, АВ, О) определяются олигосахаридом, прикрепленным к специфическому гликолипиду на поверхности эритроцитов , который действует как антиген . Немодифицированный антиген, называемый антигеном H, характерен для типа O и присутствует в эритроцитах всех групп крови. Группа крови A имеет N-ацетилгалактозамин, добавленный в качестве основной определяющей структуры, группа B имеет галактозу , а группа AB содержит все три этих антигена. Антигены, которых нет в крови человека, вызывают выработку антител, которые связываются с чужеродными гликолипидами. По этой причине люди с группой крови АВ могут получать переливания всех групп крови (универсальный акцептор), а люди с группой крови О могут выступать донорами всех групп крови (универсальный донор). ^[10]

Виды гликолипидов

Гликоглицеролипиды: подгруппа гликолипидов, характеризующаяся ацетилированным или неацетилированным глицерином по меньшей мере с одной жирной кислотой в качестве липидного комплекса. Глицерогликолипиды часто связаны с фотосинтетическими мембранами и их функциями. Подкатегории глицерогликолипидов зависят от присоединенных углеводов. ^[11]
- Галактолипиды : определяются сахаром галактозы, присоединенным к молекуле липида глицерина. Они обнаружены в мембранах хлоропластов и связаны с фотосинтетическими свойствами. ^[11]
- Сульфолипиды : имеют серосодержащую функциональную группу в сахарном фрагменте, прикрепленную к липиду. Важной группой являются сульфохиновозилдиацилглицерины , которые связаны с круговоротом серы в растениях. ^[12]
Гликосфинголипиды : подгруппа гликолипидов на основе сфинголипидов . Гликосфинголипиды в основном расположены в нервной ткани и отвечают за передачу сигналов в клетках. ^[13]
- Цереброзиды : группа гликосфинголипидов, участвующих в мембранах нервных клеток. ^[14]
  - Галактоцереброзиды : тип цереброзида с галактозой в качестве сахаридной части.
  - Глюкоцереброзиды : тип цереброзидов с глюкозой в качестве сахаридной части; часто встречается в ненервных тканях.
  - Сульфатиды : класс гликолипидов, содержащий сульфатную группу в углеводе с церамидной липидной основой. Они участвуют в многочисленных биологических функциях, начиная от иммунного ответа и заканчивая передачей сигналов нервной системы.
- Ганглиозиды : наиболее сложные гликолипиды животного происхождения. Они содержат отрицательно заряженные олигосахариды с одним или несколькими остатками сиаловой кислоты ; более 200 ^[15] были идентифицированы различные ганглиозиды. Их больше всего в нервных клетках.
- Глобозиды : гликосфинголипиды, содержащие более одного сахара в составе углеводного комплекса. Они имеют множество функций; неспособность расщепить эти молекулы приводит к болезни Фабри .
- Гликофосфинголипиды: сложные гликофосфолипиды грибов, дрожжей и растений, где их первоначально называли «фитогликолипидами». Они могут представлять собой такой же сложный набор соединений, как и отрицательно заряженные ганглиозиды у животных.
- Гликофосфатидилинозитолы : подгруппа гликолипидов, определяемая липидным фрагментом фосфатидилинозитола, связанным с углеводным комплексом. Они могут быть связаны с С-концом белка и выполнять различные функции, связанные с различными белками, с которыми они могут быть связаны. ^[16]
Сахаролипиды

См. также

Ссылки

^ Воет Д., Воет Дж., Пратт С. (2013). Основы биохимии жизни на молекулярном уровне (Четвертое изд.). John Wiley & Sons, Inc. Хобокен, Нью-Джерси: ISBN 9781118129180 .
^ Перейти обратно: ^а ^б «Гликолипиды» . природа . Издательская группа «Природа» . Проверено 1 ноября 2015 г.
^ Аурели М, Грасси С, Приони С, Соннино С, Принетти А (август 2015 г.). «Липидные мембранные домены головного мозга». Biochimica et Biophysical Acta (BBA) - Молекулярная и клеточная биология липидов . 1851 (8): 1006–16. дои : 10.1016/j.bbalip.2015.02.001 . ПМИД 25677824 .
^ Уильямс Дж.Дж., Торсон Дж.С. (2009). «Природные продукты гликозилтрансфераз: свойства и применение». Достижения энзимологии . Достижения в энзимологии и смежных областях молекулярной биологии. Том. 76. стр. 55–119. дои : 10.1002/9780470392881.ch2 . ISBN 9780470392881 . ПМИД 18990828 .
^ Синнотт М.Л. (ноябрь 1990 г.). «Каталитический механизм ферментативного переноса гликозила». Химические обзоры . 90 (7): 1171–1202. дои : 10.1021/cr00105a006 .
^ Сандхофф К. (1974). «Сфинголипидозы» . Журнал клинической патологии . 8 (12): 94–105. дои : 10.1136/jcp.s3-8.1.94 . ПМК 1347206 . ПМИД 4157247 .
^ Шнаар Р.Л. (июнь 2004 г.). «Гликолипид-опосредованное межклеточное распознавание при воспалении и регенерации нервов». Архив биохимии и биофизики . 426 (2): 163–72. дои : 10.1016/j.abb.2004.02.019 . ПМИД 15158667 .
^ Купер GM (2000). «Клеточно-клеточные взаимодействия» . Клетка: молекулярный подход (2-е изд.). Сандерленд (Массачусетс): Sinauer Associates.
^ Ван Б., Boons GJ (9 сентября 2011 г.). Распознавание углеводов: биологические проблемы, методы и приложения . Джон Уайли и сыновья. п. 66. ИСБН 9781118017579 .
^ Эрб IH (май 1940 г.). «Классификация групп крови: призыв к единообразию» . Журнал Канадской медицинской ассоциации . 42 (5): 418–21. ПМК 537907 . ПМИД 20321693 .
^ Перейти обратно: ^а ^б Нойфельд Э.Ф., Холл CW (январь 1964 г.). «Образование галактолипидов хлоропластами». Связь с биохимическими и биофизическими исследованиями . 14 (6): 503–8. дои : 10.1016/0006-291X(64)90259-1 . ПМИД 5836548 .
^ Харвуд Дж.Л., Николлс Р.Г. (апрель 1979 г.). «Растительный сульфолипид — основной компонент круговорота серы». Труды Биохимического общества . 7 (2): 440–7. дои : 10.1042/bst0070440 . ПМИД 428677 .
^ Хакомори С. , Игараси Ю. (декабрь 1995 г.). «Функциональная роль гликосфинголипидов в распознавании клеток и передаче сигналов» . Журнал биохимии . 118 (6): 1091–103. doi : 10.1093/oxfordjournals.jbchem.a124992 . ПМИД 8720120 .
^ Юревичс Х., Хостетлер Дж., Муза Э.Д., Сэммонд Д.В., Мацусима Г.К., Тэйвс А.Д., Морелл П. (май 2001 г.). «Синтез цереброзида как мера скорости ремиелинизации после демиелинизации, вызванной купризоном, в мозге» . Журнал нейрохимии . 77 (4): 1067–76. дои : 10.1046/j.1471-4159.2001.00310.x . ПМИД 11359872 .
^ Арига Т., депутат Парламента Макдональдса, Ю РК (июнь 2008 г.). «Роль метаболизма ганглиозидов в патогенезе болезни Альцгеймера — обзор» . Журнал исследований липидов . 49 (6): 1157–75. doi : 10.1194/jlr.R800007-JLR200 . ПМК 2386904 . ПМИД 18334715 .
^ Паулик М.Г., Бертоцци Ч.Р. (июль 2008 г.). «Гликозилфосфатидилинозитоловый якорь: сложная структура, закрепляющая белки на мембране» . Биохимия . 47 (27): 6991–7000. дои : 10.1021/bi8006324 . ПМЦ 2663890 . ПМИД 18557633 .

Внешние ссылки

Гликолипиды Национальной медицинской библиотеки США по медицинским предметным рубрикам (MeSH)

[Textbook-1] Воет Д., Воет Дж., Пратт С. (2013). Основы биохимии жизни на молекулярном уровне (Четвертое изд.). John Wiley & Sons, Inc. Хобокен, Нью-Джерси: ISBN 9781118129180 .

[Glycolipids-2] Перейти обратно: ^а ^б «Гликолипиды» . природа . Издательская группа «Природа» . Проверено 1 ноября 2015 г.

[glycolipids_and_the_brain-3] Аурели М, Грасси С, Приони С, Соннино С, Принетти А (август 2015 г.). «Липидные мембранные домены головного мозга». Biochimica et Biophysical Acta (BBA) - Молекулярная и клеточная биология липидов . 1851 (8): 1006–16. дои : 10.1016/j.bbalip.2015.02.001 . ПМИД 25677824 .

[4] Уильямс Дж.Дж., Торсон Дж.С. (2009). «Природные продукты гликозилтрансфераз: свойства и применение». Достижения энзимологии . Достижения в энзимологии и смежных областях молекулярной биологии. Том. 76. стр. 55–119. дои : 10.1002/9780470392881.ch2 . ISBN 9780470392881 . ПМИД 18990828 .

[5] Синнотт М.Л. (ноябрь 1990 г.). «Каталитический механизм ферментативного переноса гликозила». Химические обзоры . 90 (7): 1171–1202. дои : 10.1021/cr00105a006 .

[6] Сандхофф К. (1974). «Сфинголипидозы» . Журнал клинической патологии . 8 (12): 94–105. дои : 10.1136/jcp.s3-8.1.94 . ПМК 1347206 . ПМИД 4157247 .

[Glycolipid_Nerve_regeneration-7] Шнаар Р.Л. (июнь 2004 г.). «Гликолипид-опосредованное межклеточное распознавание при воспалении и регенерации нервов». Архив биохимии и биофизики . 426 (2): 163–72. дои : 10.1016/j.abb.2004.02.019 . ПМИД 15158667 .

[8] Купер GM (2000). «Клеточно-клеточные взаимодействия» . Клетка: молекулярный подход (2-е изд.). Сандерленд (Массачусетс): Sinauer Associates.

[9] Ван Б., Boons GJ (9 сентября 2011 г.). Распознавание углеводов: биологические проблемы, методы и приложения . Джон Уайли и сыновья. п. 66. ИСБН 9781118017579 .

[Erb_1940-10] Эрб IH (май 1940 г.). «Классификация групп крови: призыв к единообразию» . Журнал Канадской медицинской ассоциации . 42 (5): 418–21. ПМК 537907 . ПМИД 20321693 .

[Formation_of_galactolipids-11] Перейти обратно: ^а ^б Нойфельд Э.Ф., Холл CW (январь 1964 г.). «Образование галактолипидов хлоропластами». Связь с биохимическими и биофизическими исследованиями . 14 (6): 503–8. дои : 10.1016/0006-291X(64)90259-1 . ПМИД 5836548 .

[12] Харвуд Дж.Л., Николлс Р.Г. (апрель 1979 г.). «Растительный сульфолипид — основной компонент круговорота серы». Труды Биохимического общества . 7 (2): 440–7. дои : 10.1042/bst0070440 . ПМИД 428677 .

[13] Хакомори С. , Игараси Ю. (декабрь 1995 г.). «Функциональная роль гликосфинголипидов в распознавании клеток и передаче сигналов» . Журнал биохимии . 118 (6): 1091–103. doi : 10.1093/oxfordjournals.jbchem.a124992 . ПМИД 8720120 .

[pmid11359872-14] Юревичс Х., Хостетлер Дж., Муза Э.Д., Сэммонд Д.В., Мацусима Г.К., Тэйвс А.Д., Морелл П. (май 2001 г.). «Синтез цереброзида как мера скорости ремиелинизации после демиелинизации, вызванной купризоном, в мозге» . Журнал нейрохимии . 77 (4): 1067–76. дои : 10.1046/j.1471-4159.2001.00310.x . ПМИД 11359872 .

[pmid18334715-15] Арига Т., депутат Парламента Макдональдса, Ю РК (июнь 2008 г.). «Роль метаболизма ганглиозидов в патогенезе болезни Альцгеймера — обзор» . Журнал исследований липидов . 49 (6): 1157–75. doi : 10.1194/jlr.R800007-JLR200 . ПМК 2386904 . ПМИД 18334715 .

[16] Паулик М.Г., Бертоцци Ч.Р. (июль 2008 г.). «Гликозилфосфатидилинозитоловый якорь: сложная структура, закрепляющая белки на мембране» . Биохимия . 47 (27): 6991–7000. дои : 10.1021/bi8006324 . ПМЦ 2663890 . ПМИД 18557633 .

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]

[15]

[16]