Glykosfingolipidy

Glykosfingolipidy (někdy nazývané glykolipidy) byly nalezeny u nižších i vyšších eukaryot. Skládají se z glykanové struktury připojené k lipidovému ocasu, který obsahuje sfingolipid ceramid. Základní strukturou glykosfingolipidu je monosacharid, obvykle glukosa nebo galaktosa, připojený přímo k molekule ceramidu, čímž vzniká glukosylceramid (glukocerebrosid; GlcCer), resp. galaktosylceramid (galaktocerebrosid; GalCer). Jádro glykanové struktury může být rozšířeno o další monosacharidy. Výsledkem této kombinované struktury je amfifilní molekula s hydrofilní sacharidovou oblastí a hydrofobní lipidovou oblastí. Kromě variací ve struktuře glykanu může struktura ceramidu také vykazovat variace. Mastná kyselina připojená ke sfingosinu může obsahovat uhlíkové řetězce o délce od C₁₄ do C₂₄ a lišit se stupněm nenasycení a/nebo hydroxylace.

Přečtěte si více informací o

• Struktura
• Biosyntéza a degradace
• Funkce
• Související produkty

Struktura

Zkratky pro oligosacharidové řetězce glykosfingolipidů byly doporučeny IUPAC, aby nomenklatura nebyla tak složitá.¹ Doporučené kořenové názvy jsou uvedeny v tabulce 1.

Vnější rozšíření glykosfingolipidů obsahují cukry včetně fukózy, kyseliny glukuronové a kyseliny sialové a struktury krevních skupin, které jsou podobné strukturám O- a N-glykanů. Stejně jako O- a N-glykany mohou být přítomny modifikace, jako je 9-O-acetylace, N-deacetylace kyselin sialových nebo O-sulfatace a O-acylace galaktózových zbytků. Glukosyl ceramid a galaktosyl ceramid jsou neutrální, zatímco glykosfingolipidy obsahující sulfátové, fosfátové nebo sialové zbytky jsou kyselé a mají záporný čistý náboj. Gangliosidy jsou glykosfingolipidy, které specificky obsahují jeden nebo více zbytků kyseliny sialové (N-acetylneuraminová kyselina; NANA).

Biosyntéza a degradace

Většina rodin živočišných glykosfingolipidů je odvozena od laktosylceramidu (LacCer; β-D-galaktosyl(1→4)-β-D-glukosyl-ceramid). Prvním krokem syntézy laktosylceramidu je acylace a desaturace D-erythrosfinganinu. Ceramid je poté glukosylován na cytosolové straně endoplazmatického retikula (ER) a Golgiho membrány, po čemž následuje β-galaktosylace glukosylceramidu na opačné straně ER a Golgiho membrány za vzniku laktosylceramidu. Glykanový řetězec může být prodloužen specifickými glykosyltransferázami a sulfotransferázami.

Biosyntéza, degradace a intracelulární transport glykosfingolipidů jsou vysoce regulovány a buňky vykazují typově specifickou expresi a stabilní glykosfingolipidové vzorce.

Funkce

Glykosfingolipidy jsou minoritními složkami buněčných membrán a membránových kompartmentů a jsou spojeny s buněčným růstem, diferenciací a virovými a onkogenními transformacemi. Stejně jako proteiny ukotvené na GPI se glykosfingolipidy shlukují a vytvářejí membránové rafty na mikromembráně a vnějším listu apikální membrány. Hydrofobní lipidový chvost je zapuštěn do vnějšího listu buněčných membrán a umisťuje glykanovou strukturu do extracelulární matrix. Gangliosidy jsou hlavní složkou membrán neuronálních buněk a endoplazmatického retikula.

Předpokládá se, že glykosfingolipidy poskytují ochranu před nepříznivými podmínkami v extracelulárním prostředí, jako je nízké pH a degradační enzymy. Pomáhají buňkám při interakci s extracelulárními matricemi a jinými buňkami a slouží jako povrchové receptory pro bakteriální toxiny a případně endogenní extracelulární molekuly. Kromě funkce membránových složek jsou glykosfingolipidy prekurzory lipidů, které se podílejí na přenosu signálů, a přispívají k bariéře propustnosti vody v kůži. Kůže a mozek jsou klíčovými orgány, v nichž jsou funkční aspekty glykosfingolipidů savců důležité.

Deriváty galaktosylceramidu jsou nezbytnými klíčovými složkami myelinu a vykazují vlastnosti podobné růstovým faktorům. Kyselé gangliosidy ovlivňují elektrické pole přes buněčnou membránu a také koncentraci iontů na vnějším povrchu buněk. Kromě toho mohou mít gangliosidy roli v elektrické izolaci myelinových buněk v nervovém systému.

Některé gangliosidy, například ty, které obsahují sialyl Lewis X (sLe^X) strukturu (obrázek 1), jsou užitečné jako markery nádorových buněk, protože jsou zvýšené v membránách určitých typů nádorových buněk, například melanomů a metastazujících nádorů mozku. Purifikované gangliosidy se často používají jako markery pro charakterizaci různých typů buněk. Mohou také sloužit jako substráty a inhibitory glykosidáz a glykosyltransferáz.