Gangliósido

Un gangliósido es una molécula compuesta por un glicoesfingolípido (ceramida y oligosacárido) con uno o más ácidos siálicos (por ejemplo, ácido N-acetilneuramínico, NANA) unidos en la cadena de azúcar. NeuNAc, un derivado acetilado del carbohidrato ácido siálico, convierte los grupos principales de gangliósidos en aniónicos a pH 7, lo que los distingue de los globosidos.

El nombre gangliósido fue aplicado por primera vez por el científico alemán Ernst Klenk en 1942 a lípidos recién aislados de células ganglionares del cerebro. Se conocen más de 60 gangliósidos, que se diferencian entre sí principalmente por la posición y el número de residuos de NANA. Es un componente de la membrana plasmática celular que modula los eventos de transducción de señales celulares y parece concentrarse en las balsas lipídicas.

Recientemente, se ha descubierto que los gangliósidos son moléculas muy importantes en inmunología. Los gangliósidos naturales y semisintéticos se consideran posibles terapias para los trastornos neurodegenerativos.

Ubicación

Los gangliósidos están presentes y concentrados en las superficies celulares, con las dos cadenas de hidrocarburos de la fracción ceramida incrustadas en la membrana plasmática y los oligosacáridos ubicados en la superficie extracelular, donde presentan puntos de reconocimiento para moléculas extracelulares o superficies de células vecinas. Se encuentran predominantemente en el sistema nervioso, donde constituyen el 6% de todos los lípidos.

Función

Los grupos de oligosacáridos en los gangliósidos se extienden mucho más allá de las superficies de las membranas celulares y actúan como marcadores de superficie distintivos que pueden servir como determinantes específicos en el reconocimiento celular y la comunicación entre células. Estos grupos principales de carbohidratos también actúan como receptores específicos para ciertas hormonas glicoproteicas pituitarias y ciertas toxinas proteicas bacterianas como la toxina del cólera.

Las funciones de los gangliósidos como determinantes específicos sugieren su importante papel en el crecimiento y diferenciación de tejidos, así como en la carcinogénesis. Se ha descubierto que la formación de tumores puede inducir la síntesis de un nuevo complemento de gangliósido, y concentraciones muy bajas de un gangliósido específico pueden inducir la diferenciación de células tumorales neuronales cultivadas.

Gangliósidos comunes

• Una NANA ("M")
  • GM1
  • GM2
  • GM3
• Dos NANAS ("D")
  • GD1a
  • GD1b
  • GD2
  • GD3
• Tres NANAS ("T")
  • GT1b
  • GT3
• Cuatro NANAS ("Q")
  • GQ1

Estructuras de los gangliósidos comunes

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(?) = N-Acetil-D-galactosa-beta-1,4-[N-Acetilneuraminidato-alfa-2,3-]-Galactosa-beta-1,4-glucosa -alfa-ceramida
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

dónde

• aNeu5Ac = ácido N-acetil-alfa-neuraminic
• aNeu5Ac9Ac = ácido N-acetil-9-O-acetilneuraminic
• bDGalp = beta-D-galactopyranose
• bDGalpNAc = N-acetyl-beta-D-galactopyranose
• bDGlcp = beta-D-glucopyranose
• Cer = ceramida (esfingoide general N-acylated)

Patología

Los gangliósidos se sintetizan y degradan continuamente en las células. Se degradan a ceramidas mediante la eliminación secuencial de unidades de azúcar en el grupo de los oligosacáridos, catalizada por un conjunto de enzimas lisosomales altamente específicas. Las mutaciones en los genes que codifican estas enzimas provocan la acumulación de gangliósidos parcialmente descompuestos en los lisosomas, lo que da lugar a un grupo de enfermedades llamadas gangliosidosis. Por ejemplo, la mortal enfermedad de Tay-Sachs surge como un defecto genético que provoca que no se produzca hexosaminidasa A funcional, lo que provoca que GM2 se acumule en los lisosomas. Al final, las células ganglionares del sistema nervioso se hinchan enormemente, alterando las funciones normales de las neuronas.

Los gangliósidos también están implicados en varias enfermedades:

• Influenza, en la que la haemagglutinina del virus de la gripe explota ciertos ganglios laterales para entrar e infectar las células que las expresan.
• Síndrome de Guillain-Barré, vinculado a la producción de anticuerpos anti-ganglioside.
• Cholera
• Tetanus
• Botulismo
• Leprosy
• Obesidad, donde la expresión ganglioside inadecuada en neuronas hipotálmicas mediobasales desregula la leptina neuronal y la señalización de la insulina.