Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
Классификация липидов
Lipid classification
Цереброзиды (моногликозилцерамиды) — это группа гликосфинголипидов, являющихся важными компонентами мембран мышечных и нервных клеток животных. Они состоят из керамида с одним остатком сахара, присоединенным к 1-гидроксильной группе. Сахарный остаток может быть либо глюкозой, либо галактозой; два основных типа, соответственно, называются глюкоцереброзидами (также известные как глюкозилцерамиды) и галактоцереброзидами (также известные как галактозилцерамиды). Галактоцереброзиды обычно обнаруживаются в нервной ткани, а глюкоцереброзиды — в других тканях.
Cerebrosides (monoglycosylceramides) are a group of glycosphingolipids which are important components of animal muscle and nerve cell membranes. They consist of a ceramide with a single sugar residue at the 1 hydroxyl moiety. The sugar residue can be either glucose or galactose; the two major types are therefore called glucocerebrosides (a. k. a. glucosylceramides) and galactocerebrosides (a. k. a. galactosylceramides). Galactocerebrosides are typically found in neural tissue, while glucocerebrosides are found in other tissues.
Структура
Основная структура цереброзида – церамид. Моногликозильные и олигогликозилцерамиды, имеющие моно- или полисахарид, связанный гликозидной связью с концевой OH-группой церамида, определяются как цереброзиды. Сфингозин является основной длинноцепочечной основой, присутствующей в церамиде. Галактицилцерамид является основным гликосфинголипидом в ткани мозга. Галактицилцерамиды присутствуют во всех нервных тканях и могут составлять до 2% сухого веса серого вещества и 12% белого вещества. Они являются основными компонентами олигодендроцитов. Глюкозилцерамид содержится в небольших количествах в клетках животных, таких как селезенка, эритроциты и нервные ткани, особенно нейроны. Глюкозилцерамид является основным компонентом липидов кожи, где он необходим для формирования ламеллярных телец в роговом слое и поддержания водопроницаемого барьера кожи. Глюкозилцерамид – единственный гликосфинголипид, распространенный у растений, грибов и животных. Обычно считается основным гликосфинголипидом в растениях. Это главный компонент наружного слоя плазматической мембраны. Галактицилцерамиды не обнаружены в растениях. Моногалактозилцерамид является основным компонентом миелиновой оболочки нервов. Таким образом, синтез цереброзидов может служить мерой образования или ремиелинизации миелина. Углеводный фрагмент связан гликозидной связью с гидроксильной группой C1 церамида, например, в лактозилцерамиде. Цереброзиды, содержащие группу серных эфиров (сульфатов), известные как сульфатиды, также встречаются в миелиновой оболочке нервов. Эти соединения предпочтительнее называть сульфатами исходного гликосфинголипида.
The fundamental structure of a cerebroside is ceramide. Monoglycosyl and oligoglycosylceramides having a mono or polysaccharide bonded glycosidically to the terminal OH group of ceramide are defined as cerebrosides. Sphingosine is the main long chain base present in ceramide. Galactosylceramide is the principal glycosphingolipid in brain tissue. Galactosylceramides are present in all nervous tissues, and can compose up to 2% dry weight of grey matter and 12% of white matter. They are major constituents of oligodendrocytes. Glucosylceramide is found at low levels in animal cells such as the spleen, erythrocytes, and nervous tissues, especially neurons. Glucosylceramide is a major constituent of skin lipids, where it is essential for lamellar body formation in the stratum corneum and to maintain the water permeability barrier of the skin. Glucosylceramide is the only glycosphingolipid common to plants, fungi and animals. It is usually considered to be the principal glycosphingolipid in plants. It is a major component of the outer layer of the plasma membrane. Galactosylceramides have not been found in plants. Monogalactosylceramide is the largest single component of the myelin sheath of nerves. Cerebroside synthesis can therefore give a measurement of myelin formation or remyelination. The sugar moiety is linked glycosidically to the C 1 hydroxyl group of ceramide, such as in lactosylceramide. Cerebrosides containing a sulfuric ester (sulfate) group, known as sulfatides, also occur in the myelin sheath of nerves. These compounds are preferably named as sulfates of the parent glycosphingolipid.
Синтез
Для биосинтеза моногликозилцерамидов необходим прямой перенос углеводного фрагмента из нуклеотида сахара, такого как уридин-5-дифосфат (UDP) галактоза или UDP глюкоза, к церамиду. Реакция, катализируемая гликозилтрансферазой, приводит к инверсии стереохимии гликозидной связи, изменяя α в β. Синтез галактозилцерамида и глюкозилцерамида происходит на люменальной поверхности эндоплазматической сети и на цитозольной стороне мембран ранней Гольджи соответственно.
The biosynthesis of monoglycosylceramides requires a direct transfer of the carbohydrate moiety from a sugar nucleotide, such as uridine 5 diphosphate(UDP) galactose, or UDP glucose to the ceramide unit. The glycosyl transferase catalyzed reaction results in an inversion of the glycosidic bond stereochemistry, changing from α →β. Synthesis of galactosylceramide, and glucosylceramide occurs on the lumenal surface of the endoplasmic reticulum, and on the cytosolic side of the early Golgi membranes respectively.
Физические свойства
Точка плавления цереброзидов значительно превышает физиологическую температуру тела, >37,0 °C, что придает гликолипидам паракристаллическую структуру, сходную со структурой жидких кристаллов. Молекулы цереброзидов способны формировать до восьми межмолекулярных водородных связей между полярными атомами водорода сахара и гидроксильными и амидными группами сфингозинового основания церамида. Эти водородные связи внутри молекул цереброзидов обуславливают высокую температуру фазового перехода и компактное упорядочение. Моногликозилцерамиды, в сочетании с холестерином, широко представлены в микродоменах липидных плотов, которые являются важными участками для связывания белков и взаимодействия ферментов с рецепторами.
The melting point of cerebrosides is considerably greater than physiological body temperature, >37.0 °C, giving glycolipids a paracrystalline, similar to liquid crystal structure. Cerebroside molecules are able form up to eight intermolecular hydrogen bonds between the polar hydrogens of the sugar and the hydroxy and amide groups of the sphingosine base of the ceramide. These hydrogen bonds within the cerebrosides result in the molecules having a high transition temperature and compact alignment. Monoglycosylceramides in conjunction with cholesterol are prevalent in the lipid raft micro domain, which are important sites in the binding of proteins, and enzyme receptor interactions.
Катаболизм
Деградация гликосфинголипидов происходит в лизосоме, содержащей пищеварительные ферменты в клетках животных. Лизосома расщепляет гликосфинголипид до его основных компонентов: жирных кислот, сфингозина и сахара.
Degradation of glycosphingolipids occurs in the lysosome, which contains digestive enzymes in animal cells. The lysosome breaks down the glycosphingolipid to its primary components, fatty acids, sphingosine, and saccharide.
Химический анализ
Анализ моногликозилцерамидов можно проводить с помощью тонкослойной хроматографии высокого разрешения, высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ) и масс-спектрометрии. В настоящее время методом выбора для разделения молекулярных видов является ВЭЖХ с обращенной фазой, часто после бензоилирования, что обеспечивает обнаружение липидов с помощью УФ-спектрофотометрии.
Analysis of monoglycosylceramides can be done by high resolution thin layer chromatography, high performance liquid chromatography (HPLC), and mass spectrometry. Reversed phase HPLC is now the standard method for separation of molecular species, often after benzoylation, enabling lipids to be detected by UV spectrophotometry.
Роль в болезни
Дефект в деградации глюкоцереброзидов – это болезнь Гоше. Соответствующие дефекты при нарушении деградации галактоцереброзидов:
A defect in the degradation of glucocerebrosides is Gaucher's disease. The corresponding defects for galactocerebrosides are:
a) Накопление керамида тригексозида (глоботриаозилцерамида) – болезнь Фабри. Клинические проявления включают акропарестезию (ощущение покалывания и «иголок» в конечностях).
a) Ceramide trihexoside (globotriaosylceramide) accumulation – Fabry's disease. Clinical features include acroparaesthesia (tingling, pins and needles sensation in the extremities)
b) Накопление галактоцереброзида (галактозилцерамидазы) – болезнь Краббе.
b) Galactocerebroside (galactosylceramidase) accumulation – Krabbe disease.