Gangliosídeos: estrutura, funções, síntese e aplicações - Ciência - 2023

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o gangliosídeos Eles são esfingolipídios de membrana pertencentes à classe dos glicoesfingolipídios ácidos. Eles estão entre os glicolipídeos mais abundantes e estão envolvidos na regulação de muitas propriedades da membrana, bem como de proteínas a elas associadas. Eles são especialmente abundantes nos tecidos nervosos.

São caracterizados pela presença de resíduos de açúcar com grupos carboxílicos (ácidos siálicos) e junto com sulfatídeos, que contêm um grupo sulfato O-ligada a um resíduo de glicose ou galactose. Eles representam uma das duas famílias de glicoesfingolipídeos ácidos em eucariotos.

O termo gangliosídeo foi cunhado em 1939 pelo bioquímico alemão Ernst Klenk, quando se referia a uma mistura de compostos extraídos do cérebro de um paciente com a doença de Niemann-Pick. No entanto, a primeira estrutura de um gangliósido foi elucidada em 1963.

Eles compartilham o esqueleto de ceramida hidrofóbica com os outros esfingolipídeos, que é composto de uma molécula de esfingosina ligada por uma ligação de amida a um ácido graxo de entre 16 e 20 átomos de carbono, com uma ligação dupla em trans entre os carbonos nas posições 4 e 5.

Estrutura

Os gangliósidos são caracterizados por possuírem cadeias de oligossacarídeos em seu grupo de cabeça polar, em cuja composição existem moléculas de ácido siálico ligadas por ligações β-glucosídicas ao esqueleto hidrofóbico da ceramida.

Eles são moléculas extremamente diversas em vista das múltiplas combinações possíveis entre as cadeias de oligossacarídeos, os diferentes tipos de ácido siálico e as caudas apolares ligadas ao esqueleto de ceramida, tanto da esfingosina quanto dos ácidos graxos ligados por ligações de amida ao referido esqueleto.

No tecido nervoso, as cadeias de ácidos graxos mais comuns entre os gangliósidos são representadas pelos ácidos palmítico e esteárico.

Características do grupo polar

A região da cabeça polar desses esfingolipídeos confere-lhes um forte caráter hidrofílico. Esse grupo polar é muito volumoso em comparação com os fosfolipídios como a fosfatidilcolina, por exemplo.

O motivo desse volume tem a ver com o tamanho das cadeias de oligossacarídeos, bem como com a quantidade de moléculas de água associadas a esses carboidratos.

Os ácidos siálicos são derivados de 5-amino-3,5-didesoxi-D-glicínias-D-galacto-não-2-ulopiranosoico ou ácido neuramínico. Existem três tipos de ácidos siálicos conhecidos nos gangliósidos: 5-N-acetil, o 5-N-acetil-9-OU-acetil e 5-N-glicolil-derivado, que é o mais comum em humanos saudáveis.

Em geral, os mamíferos (incluindo primatas) são capazes de sintetizar o ácido 5-N-glicolil-neuramina, mas os humanos devem obtê-la de fontes alimentares.

A classificação desses lipídios pode ser baseada tanto no número de resíduos de ácido siálico (de 1-5), quanto em sua posição na molécula de glicoesfingolipídio.

A sequência de oligossacarídeo mais comum é o tetrassacarídeo Galβ1-3GalNAcβ1-4Galβ1-4Glcβ, mas menos resíduos também podem ser encontrados.

Características

As implicações biológicas exatas dos gangliósidos não foram totalmente elucidadas, no entanto, eles parecem estar envolvidos na diferenciação e morfogênese celular, na ligação de alguns vírus e bactérias e em processos de adesão celular específicos do tipo como ligantes de proteínas. selectins.

No sistema nervoso

Os glicosfingolipídios com ácido siálico são de especial relevância no sistema nervoso, especialmente nas células da substância cinzenta do cérebro. Isso tem a ver com o fato de os glicoconjugados, em geral, serem reconhecidos como eficientes veículos de informação e armazenamento de células.

Localizam-se predominantemente na monocamada externa da membrana plasmática, portanto têm importante participação no glicocálice, juntamente com glicoproteínas e proteoglicanos.

Este glicocálice ou matriz extracelular é essencial para o movimento celular e a ativação das vias de sinalização envolvidas no crescimento, proliferação e expressão gênica.

Na sinalização celular

Assim como outros esfingolipídeos, os subprodutos da degradação dos gangliosídeos também desempenham funções importantes, principalmente nos processos de sinalização e na reciclagem de elementos para a formação de novas moléculas lipídicas.

Dentro da bicamada, os gangliosídeos ocorrem principalmente em jangadas de lipídeos ricas em esfingolipídios, onde “domínios de glico-sinalização” são estabelecidos que também medeiam interações intercelulares e sinalização transmembrana por estabilização e associação com proteínas integrais. Essas jangadas lipídicas desempenham funções importantes no sistema imunológico.

Na estrutura

Eles promovem a conformação e o correto enovelamento de importantes proteínas de membrana, como o gangliósido GM1, na manutenção da estrutura helicoidal da proteína α-sinucleína, cuja forma aberrante está associada à doença de Parkinson. Eles também foram associados às patologias de Huntington, Tay-Sachs e doença de Alzheimer.

Síntese

A biossíntese de glicosfingolipídios é altamente dependente do transporte intracelular através do fluxo vesicular do retículo endoplasmático (RE), através do aparelho de Golgi, e terminando na membrana plasmática.

O processo biossintético começa com a formação do esqueleto de ceramida na face citoplasmática do RE. A formação de glicoesfingolipídeos ocorre posteriormente no aparelho de Golgi.

As enzimas glicosidase responsáveis por esse processo (glicosiltransferase e galactosiltransferase) são encontradas no lado citosólico do complexo de Golgi.

A adição de resíduos de ácido siálico à crescente cadeia de oligossacarídeos é catalisada por algumas glicosiltransferases ligadas à membrana, mas restritas, ao lado luminal da membrana de Golgi.

Diferentes linhas de evidência sugerem que a síntese dos gangliosídeos mais simples ocorre na região inicial do sistema de membrana de Golgi, enquanto os mais complexos ocorrem nas regiões mais "tardias".

Regulamento

A síntese é regulada em primeiro lugar pela expressão de glicosiltransferases, mas eventos epigenéticos, como fosforilação das enzimas envolvidas e outros também podem estar envolvidos.

Formulários

Alguns pesquisadores concentraram sua atenção na utilidade de um gangliosídeo específico, o GM1. A toxina sintetizada por V. cholera em pacientes coléricos, possui uma subunidade responsável pelo reconhecimento específico desse gangliosídeo, que se apresenta na superfície das células mucosas do intestino.

Assim, o GM1 tem sido utilizado para o reconhecimento de marcadores desta patologia, pois está incluído na síntese de lipossomas utilizados para o diagnóstico da cólera.

Outras aplicações incluem a síntese de gangliósidos específicos e a sua ligação a suportes estáveis para fins de diagnóstico ou para a purificação e isolamento de compostos para os quais têm afinidade. Também foi descoberto que eles podem servir como marcadores para alguns tipos de câncer.

Referências

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