Gangliósido

Un gangliósido é un tipo de glicoesfingolípido exclusivamente animal, formado por unha ceramida unida a un oligosacárido, o cal contén un ou máis ácidos siálicos, como o ácido N-acetilneuramínico, (NANA ou NeuNAc) ou máis raramente o ácido N-glicolilneuramínico. Coñécense case 200 gangliósidos, que difiren principalmente na posición e número de residuos de NANA.
Os gangliósidos son compoñentes da membrana plasmática que modulan a transdución de sinais na célula. Aparecen agrupados en balsas lipídicas, fundamentalmente na capa externa da bicapa lipídica da membrana. Descubriuse recentemente que son moi importantes en inmunoloxía. Varios gangliósidos naturais e semisintéticos considéranse posibles moléculas de uso terapéutico para trastornos neurodexenerativos.
Os gangliósidos son os glicoesfingolípidos máis complexos. O ácido N-acetilneuramínico que conteñen (NANA) é un derivado acetilado do carbohidrato ácido siálico (ou ácido neuramínico), fai que a cabeza polar dos gangliósidos estea cargada negativamente (é aniónica). En todos os gangliósidos a ceramida está unida polo C-1 a un residuo de β-glicosa, que, á súa vez, está unido a un residuo β-galactosa, formando unha lactosilceramida, á que se une o resto do oligosacárido, onde están os ácidos siálicos. O oligosacárido é ramificado. Os residuos de azucre engádense no aparato de Golgi por encimas chamadas glicosiltransferases e sialotransferases. A degradación dos gangliósidos realízana encimas que interveñen na ruta da endocitose-endosoma-lisosoma como sialidases, exoglicohidrolases e ceramidases.
O nome gangliósido deullo o científico alemán Ernst Klenk en 1942 a uns lípidos novos que illara das células ganglionares do cerebro. Nomenclatura
O número de ácidos siálicos que conteñen varía dun a catro e indícase no seu nome abreviado segundo a nomenclatura de Svennerholm. Por exemplo M significa monosialo (é dicir cun só ácido siálico), D é disialo (con dous), T é trisialo (con tres), e Q é tetrasialo (catro). Nas abreviacións tamén se usan números que indican a posición que ocupan ao migraren na cromatografía en capa fina; por exemplo, GM2 é un monosialogangliósido que queda en segunda posición na migración. Poden engadirse letras para indicar as variacións sobre a estrutura común do grupo; por exemplo, GM2b. Utilízanse as denominacións asialo, e series a, b, c e α para indicar a cantidade de ácidos siálicos unidos en determinadas posicións. Un exemplo é o gangliósido GM1, que sería: galactosa-N-acetilgalactosamina-[NANA]-galactosa-glicosa-ceramida, onde o NANA está unido á galactosa como unha ramificación (véxase a figura do inicio do artigo). Localización
Están presentes nas superficies celulares, na capa externa das membranas. As cadeas hidrocarbonadas da parte de ceramida da molécula están incluídas dentro da membrana plasmática, e a parte oligosacárida na superficie extracelular. Atópanse predominantemente nas células do tecido nervioso, onde constitúen o 6% en peso de todos os fosfolípidos, pero aparecen en pequenas cantidades en todos os tecidos. O cerebro contén de 20 a 500 veces máis gangliósidos ca a maioría dos tecidos non neurais. Funcións
Están implicados en varias funcións, como o contacto entre células, a condutancia de ións, e actúan como receptores. Son importantes na mielinización e integridade dos axóns e na condución do impulso nervioso, ao interaccionaren con ións calcio.
Os glícidos dos gangliósidos, doutros glicoesfingolípidos, e os que se encontran na superficie celular serven como marcadores de superficie distintivos utilizados no recoñecemento celular e na comunicación intercelular. Serven tamén de antíxenos, como os glícidos das glicoproteínas dos grupos sanguíneos AB0 ou outros unidos a glicoesfingolípidos. Gangliósidos comúns
Gangliósidos que conteñen un residuo de ácido N-acetilneuramínico (NANA ou NeuAc) ou gangliósidos M (monosialos). Poden ser:
GM1
GM2
GM3
Gangliósidos con dous residuos de NANA ou gangliósidos D (disialos). Poden ser:
GD1a
GD1b
GD2
GD3
Gangliósidos con tres residuos de NANA ou gangliósidos T (trisialos). Poden ser:
GT1b
Gangliósidos con catro residuos de NANA ou gangliósidos Q (tetrasialos, Q "quat. ")
GQ1
Estruturas dos gangliósidos máis comúns
GM2-1 aNeu5Ac(2-3)bDGalp(1-? )bDGalNAc(1-? )bDGalNAc(1-? )bDGlcp(1-1)Cer
GM3 aNeu5Ac(2-3)bDGalp(1-4)bDGlcp(1-1)Cer
GM2, GM2a(? ) bDGalpNAc(1-4)[aNeu5Ac(2-3)]bDGalp(1-4)bDGlcp(1-1)Cer
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
GD1alfa 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)[aNeu5Ac(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
O significado das abreviacións utilizadas é o seguinte:
aNeu5Ac ácido 5-acetil-alfa-neuramínico
aNeu5Ac9Ac ácido 5, 9-diacetil-alfa-neuramínico
bDGalp beta-D-galactopiranosa
bDGalpNAc N-acetil-beta-D-galactopiranosa
bDGlcp beta-D-glicopiranosa
Cer ceramida (esfingoide N-acetilado xeral). Patobioloxía
Gangliosidoses
As mutacións nos xenes que codifican os encimas que interveñen no metabolismo dos gangliósidos causan graves enfermidades de acumulación de lípidos chamadas gangliosidoses, entre as que están as GM1 gangliosidoses e as GM2 gangliosidoses (entre estas están a enfermidade de Tay-Sachs e a enfermidade de Sandhoff).
Estas enfermidades denomínanse "de acumulación de lípidos" porque o non funcionamento dos encimas beta-galactosidase (nas GM1) e hexosaminidase (nas GM2) causa a acumulación de gangliósidos nos lisosomas (enfermidades de almacenamento lisosomal) ou en diversos tipos de células (macrófagos, neuronas), alterando as súas funcións. Por exemplo, a enfermidade de Tay-Sachs implica a acumulación de gangliósidos debido ao non funcionamento do encima beta-N-acetilhexosaminidase, que cataliza a degradación do gangliósido GM2.
Outras doenzas
Os gangliósidos están implicados tamén noutras doenzas como: Infeccións víricas. A proteína hemaglutinina da superficie do virus da gripe utiliza certos gangliósidos da superficie celular para entrar nas células que os expresan e infectalas.
A síndrome de Guillain-Barré foi asociada coa produción de anticorpos anti-gangliósidos.
Cánceres. Certos gangliósidos atópanse en células tumorais pero non nos tecidos normais. Algúns poden promover a anxioxénese e metástase.
Unión de gangliósidos a toxinas bacterianas, como a do cólera, tétano ou botulismo.