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.

Gangliósido GM1. A súa cabeza polar é un oligosacárido cun ácido N-acetilneuramínico co seu grupo COOH (en amarelo) ionizado a pH celular.

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.^[1]

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.^[2]

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.^[3]
• 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.

Notas

1. Mocchetti I (2005). "Exogenous gangliosides, neuronal plasticity and repair, and the neurotrophins". Cell Mol Life Sci 62 (19–20): 2283–94. PMID 16158191. doi:10.1007/s00018-005-5188-y.
2. "Gangliosides, structure, occurrence, biology and analysis". Lipid Library. The American Oil Chemists' Society. Arquivado dende o orixinal o 17 de decembro de 2009. Consultado o 19 de novembro de 2011.
3. Nachamkin I; Shadomy, SV; Moran, AP; Cox, N; Fitzgerald, C; Ung, H; Corcoran, AT; Iskander, JK; Schonberger, LB (2008). "Anti-ganglioside antibody induction by swine (A/NJ/1976/H1N1) and other influenza vaccines: insights into vaccine-associated Guillain-Barré syndrome". J. Infect Dis. 198 (2): 226–33. PMID 18522505. doi:10.1086/589624+10.1086/589624.

Véxase tamén

Outros artigos

• Glicolípido
• Cerebrósido

Ligazóns externas

• Overview of gangliosides at lipidlibrary
• Overview of gangliosides at cyberlipid.org