11148 (600497), страница 5

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 5)

Содержание ганглиозидов в тканях человека

* Концентрация выражена в н-молях липидосвязанной сиаловой кислоты – характерного компонента ганглиозидов – на 1 г свежей ткани

Структура и номенклатура сфингозиновых оснований ганглиозидов

Таким образом, гидрофобная часть ганглиозидов мозга млекопитающих достаточно консервативна по длине, числу и месту двойных связей, присутствию метальных групп. Й хотя ганглиозиды из различных источников отличаются по составу церамидной части, но эти различия никогда не рассматриваются как характерная особенность для классификации ганглиозидов.

Разветвленная олигосахаридная часть присоединена $-связью к ОН-группе первого атома углерода сфингозина. Большинство ганглиозидов мозга имеют общую нейтральную углеводную часть, содержащую глюкозу, две молекулы галактозы, ацетилированный галактозамин и различное число молекул сиаловой кислоты, прикрепленных либо к интернальной, либо к терминальной галактозе.

Олигосахаридная часть является доминирующей в проявлении физических, химических и иммунологических свойств молекул ганглиозидов. Различие в строении олигосахаридной части порождает исключительную гетерогенность этих соединений, которых к настоящему времени в нервной ткани млекопитающих охарактеризовано свыше 50, причем число это быстро возрастает.

Особенности строения олигосахаридной части индивидуальных ганглиозидов – важнейшая характеристика, которая дает основу для существующей номенклатуры ганглиозидов. Единства в системе обозначений индивидуальных ганглиозидов среди исследователей нет, но все же чаще всего используется и наиболее удобна номенклатура, предложенная Свеннерхольмом. Согласно ей, все индивидуальные ганглиозиды делятся на моно-, ди-, три-, тетра- и пентасиалоганглиозиды по числу молекул N-ацетилнейраминовой кислоты, приходящихся на цера-мидный остаток.

Свеннерхольм предложил буквой G обозначать ганглиозиды; подстрочными буквами М, D, Т, Q и Р – число молекул NAHK; цифрой 1 – основную нейтральную тетрасахаридную цепочку; цифрой 2 – олигосахаридную последовательность без терминальной галактозы; цифрой 3 – цепочку, не имеющую терминальной галактозы и N-ацетилгалактозамина; цифрой 4 – цепочку с единственным углеводов; а буквами «а», «в» и «с» – разное число молекул NAHK, связанных с интернальной галактозой.

Предложенная Свеннерхольмом номенклатура не охватывает, однако, всех открытых в последнее десятилетие индивидуальных ганглиозидов с очень разнообразной структурой олигосахаридной цепочки. Недавно описаны гекса- и декасиалоганглиозиды, имеющие, соответственно, от 6 до 10 сиаловых кислот на церамидный остаток.

В настоящее время Международной комиссией по номенклатуре предложена новая система обозначения индивидуальных ганглиозидов, в которой учитывается структура олигосахарид-ной части, число молекул N-ацетил- или гликолилнейрамино-вых кислот, место и способ их присоединения к олигосахариду. В этой номенклатуре N-ацетилнейраминовая кислота получает обозначение NeuAc, гликолилнейраминовая – NeuGc, римские цифры I, II, III и IV – указывают номер сахарного остатка от церамида, к которому присоединена нейраминовая кислота, арабская цифра вверху обозначает атом углерода сахарного остатка, к которому присоединена нейраминовая кислота кетозидной связью. Структура трисахарида обозначается как GgOse₃, структура тетрасахарида – GgOse₄. Тогда, например, структура моно-сиалоганглиозида будет записана как IINeuAc-GgOse₄Cer,

В силу большей, чем у фосфолипидов, гидрофобное™ углеводородных цепочек ганглиозиды увеличивают жесткость би-липидного слоя и гидрофобно взаимодействуют с фосфолипидами и интегральными белками мембраны.

■ Увеличение числа углеводородных атомов и ненасыщенности сфингозина, изменение природы жирной кислоты ганглиозидов вызывают конформационные изменения в близлежащих белках. Церамидная часть участвует в обеспечении определенного состава фосфолипидно-холестерин-белкового окружения индивидуальных ганглиозидов.

8.1 Локализация ганглиозидов в головном мозге

Ганглиозиды обнаружены фактически в каждом типе клеток и большинстве субклеточных образований ЦНС,

На долю собственно митохондрий приходится менее 5% ганглиозидов, на долю миелина – 28,5, а на нервные окончания – более 67%. Основным местом локализации ганглиозидов являются синаптические мембраны, которые составляют примерно 6% сухой массы мозга, причем обнаружена корреляция между накоплением ганглиозидов и синаптогенезом во время формирования мембран. Использование специальных методов показало, что ганглиозиды расположены на наружной стороне пре- и постси-наптических терминалей, принимающих непосредственное участие в передаче нервного импульса.

■ Ганглиозиды имеют отношение не только к синаптиче-ским контактам, но локализованы и в других типах нейрональ-ных и глиальных мембран, о чем свидетельствуют различия в содержании и составе ганглиозидов в различных областях мозга.

8.2 Организация ганглиозидов в мембране

Молекулярная организация ганглиозидов в мембране очень динамична, что создает, с одной стороны, некоторую локальную неустойчивость мембраны, а с другой – поддерживает ее целостность. Молекулы ганглиозидов не подвержены флип-флопу, но способны к латеральной диффузии с широко варьирующей скоростью.

Несмотря на большую подвижность ганглиозидов, они не вносят хаотичность в распределение компонентов мембраны. Это достигается, во-первых, образованием горизонтальных связей между олигосахаридными цепочкам гликопротеинов и гли-колипидов, приводящих к устойчивому полимерному комплексу. Во-вторых, гликолипиды и гликопротеины могут сцепляться периферическими гликозаминогликанами, которые, как правило, не закреплены в интегральной зоне мембраны, свободно диффундируют и взаимодействуют с гликолипидами и глико-протеинами ионными и водородными связями, образуя своеобразный латекс. В-третьих, ограничение латерального движения гликолипидов достигается сосредоточением их в определенных областях с повышенной вязкостью. В-четвертых, топографию поверхности стабилизируют цитоскелетные системы клетки.

Различные поливалентные лиганды гликопротеиновой природы с помощью цитоскелетной системы вызывают в мембранах перераспределение гликолипидов в группы, участки, полюса. Степень агрегации зависит от степени взаимодействия олигосахаридных структур с лектинами, причем один и тот же агент может вызывать агрегацию одних молекул в группы, а других – в полюса.

Как правило, большие плотные массы олигосахаридных цепочек гликопротеинов служат фокусной точкой, вокруг которой увеличивается степень упаковки ганглиозидов. Нековалент-ное кооперативное взаимодействие ганглиозидов приводит к тому, что в участках скопления ганглиозидов резко возрастает отношение ганглиозидов к фосфолипидам. В результате возникают весьма сложные эффекты. Жидкостность в этих локусах становится ниже, ганглиозидные кластеры приобретают максимальную нестабильность из-за взаимного отталкивания отрицательно заряженных сиаловых кислот, мембранный потенциал в этом локусе становится максимальным.

Участки, занятые заряженными ганглиозидными молекулами, имеют повышенное сродство к водорастворимым, экзогенным лигандам, а области, свободные от ганглиозидов, осуществляют гидрофобное взаимодействие с лигандами другой природы. Оба рода взаимодействия вызывают кооперативные и некооперативные структурные перестройки в мембране, оказывают разнообразные влияния на состояние клетки.

Агрегация ганглиозидов и гликопротеинов на поверхности важна для поддержания контактов между клетками, поскольку конгломераты молекул обеспечивают более устойчивые контакты, чем молекулы, случайно или дисперсно разбросанные на поверхности. Подобные агрегаты могут содержать различные рецепторы или несколько копий одного рецептора, или составлять единый рецепторный комплекс, состоящий из гликолипидов и гликопротеинов,

■ Таким образом, зона, где происходит кодирование и декодирование информации, передача ее внутрь клетки и где реализуется прямая и обратная связь с ядром, представляет собой обширную систему перекрестносвязанных гетерогенных гликозилированных молекул. Эта область является своеобразным распределительным щитом регуляторных сигналов, в котором молекулы ганглиозидов могут выполнять роль триггеров, регуляторов или трансдукторов, функции сигнальных молекул на стадии дифференциации и участвовать в определении видовой и тканевой специфичности.

8.3 Ганглиозиды и передача информации через мембраны

Ганглиозиды участвуют в модулировании рецепторных функций.

Диапазон рецепторных свойств ганглиозидов широк: они связывают токсины, вирусы, медиаторы и гормоны. Есть данные о том, что ганглиозиды потенциируют действие нейроро-стового фактора и участвуют в рецепции интерферона.

Из всего множества индивидуальных ганглиозидов только для девяти строго доказана специфичность связывания. Это прежде всего моносиалоганглиозид G_MI, который высокоспецифично взаимодействует с холерным токсином, дофамином, тиротропином; а также пента-, тетра-, три- и дисиалоганглиозиды – компоненты рецепторного комплекса для токсинов, вирусов, гормонов, и дисиалоганглиозид G_D3, который в эквимолекулярных соотношениях соединяется с серотонином.

Сродство ганглиозидов головного мозга к различным лигаидам

Взаимодействие ганглиозидов с холерным токсином привлекает особое внимание, что обусловлено широким использованием его для изучения механизмов действия нейрорецепторов. В настоящее время наиболее изучен механизм взаимодействия холерного токсина с моносиалоганглиозидом G_M1. Некоторое функциональное значение в опосредовании действия холерного токсина, кроме G^, имеет дисиалоганглиозид G_DIfcr Установлено, что взаимодействие между ними модифицирует структуру холерного токсина и нарушает бислой мембраны. Олигосахаридная часть моносиалоганглиозида G_M1 связывается с узнающей молекулой холерного токсина – протомером В, что вызывает увеличение локальной плотности ганглиозидов, их ми-целлообразование. Мицеллы ганглиозидов взаимодействуют с регуляторной единицей холерного токсина – протомером А. Этот протомер А обладает АДФ-рибозилирующей активностью. В результате АДФ-рибозилирования компонентов некоторых из так называемых медленных рецепторов происходит активация аде-нилатциклазы.

Мицеллы ганглиозидов способствуют погружению нротоме-ра А в липидную фазу и транслокации протомера А внутрь клетки. Чем выше концентрация ганглиозидов и мицеллообразова-ние, тем выше рибозилтрансферазная активность протомера А. Ганглиозиды в немицеллярной форме не способны «погрузить» протомер А в мембрану.

■ Мицеллообразование ганглиозидов способствует, таким образом, реорганизации липидного слоя, причем это свойство зависит от структуры комплекса токсин-ганглиозид.

8.4 Участие ганглиозидов в дифференциации клеток

Была предложена модель клеточного цикла, в которой кроме стадии покоя G₀, неустойчивой и регулируемой циклическими нуклеотидами, постулируется стадия D-дифференциации, контролируемая ганглиозидами. По мере формирования ней-рон-нейрональных взаимодействий меняется структура и количество ганглиозидов и увеличивается число высокоаффинных контактов.

Участвуя в дифференциации клеток, ганглиозиды увеличивают время выживания клеток и вызывают морфологические изменения клеток, проявляя нейритогенный эффект. Нейритогенный эффект экзогенных ганглиозидов обнаружен в культурах клеточных линий нейронального и хромаффинного происхождения, в симпатических и парасимпатических ганглиях и в нервно-мышечных препаратах.

На рис. 6 представлен нейритогенный эффект моносиалоганглиозида G_MI в концентрации 10~М на рост отростков спи-нального ганглия эмбриона цыпленка. Экзогенные ганглиозиды оказывают влияние на протяженность отростков, их число на клетку и на разветвленность отростков. Интересно, что моносиалоганглиозид G_M1 вызывает только увеличение длины аксонов, а три- и тетрасиалоганглиозиды в тех же концентрациях усиливают спрутинг и арборизацию.

Характеристики

Список файлов курсовой работы