ガングリオシドは、酸性スフィンゴ糖脂質のクラスに属する膜スフィンゴ脂質です。それらは最も豊富な糖脂質の1つであり、多くの膜特性の調節だけでなく、それらに関連するタンパク質にも関与しています。彼らは特に神経組織に豊富です。
それらは、カルボキシル基（シアル酸）を有する糖残基、およびスルファチドと共に、グルコースまたはガラクトース残基に連結されたO-硫酸基を含むことを特徴とする。それらは真核生物の酸性スフィンゴ糖脂質の2つのファミリーの1つを表します。
ガングリオシドの構造の例（出典：Caitlin Sedwick、Wikimedia Commons経由）
ガングリオシドという用語は、1939年にドイツの生化学者エルンストクレンクによって造語されました。彼はニーマンピック病の患者の脳から抽出された化合物の混合物を指していました。しかし、ガングリオシドの最初の構造は1963年に解明されました。
それらは、他のスフィンゴ脂質と疎水性のセラミド骨格を共有します。これは、アミド結合によって16から20の炭素原子の脂肪酸にリンクされたスフィンゴシン分子で構成され、4位置の炭素間にトランス二重結合があります。および5。
構造
ガングリオシドは、極性ヘッドグループにオリゴ糖鎖が存在することを特徴とし、その組成には、セラミドの疎水性骨格にβ-グルコシド結合で結合したシアル酸分子があります。
それらは、オリゴ糖鎖、異なるタイプのシアル酸、およびセラミド骨格に付着した無極性尾部、スフィンゴシンおよびアミド結合によって前記骨格に連結された脂肪酸の両方の複数の可能な組み合わせを考慮すると、非常に多様な分子です。
神経組織では、ガングリオシドの間で最も一般的な脂肪酸鎖は、パルミチン酸とステアリン酸に代表されます。
極性基の特徴
これらのスフィンゴ脂質の極性頭部領域は、それらに強い親水性特性を提供します。この極性基は、例えばホスファチジルコリンのようなリン脂質の極性基に比べて非常にかさばります。
このかさ高さの理由は、オリゴ糖鎖のサイズと、これらの炭水化物に関連する水分子の量に関係しています。
ガングリオシドの一般的な構造（出典：Ryan_1991、Wikimedia Commons経由）
シアル酸は、5-アミノ-3,5-ジデオキシ-D-グリセロ-D-ガラクト-非-2-ウロピラノシン酸、またはノイラミン酸の誘導体です。ガングリオシドには、3種類の既知のシアル酸があります。5-N-アセチル、5-N-アセチル-9-O-アセチル、および5-N-グリコリル誘導体で、健康な人に最も一般的です。
一般に、哺乳動物（霊長類を含む）は5-N-グリコリル-ノイラミン酸を合成できますが、人間はそれを食料源から入手する必要があります。
これらの脂質の分類は、シアル酸残基の数（1〜5）と、スフィンゴ糖脂質分子内での位置に基づいて行うことができます。
最も一般的なオリゴ糖配列は、四糖Galβ1-3GalNAcβ1-4Galβ1-4Glcβですが、より少ない残基も見つかります。
特徴
ガングリオシドの正確な生物学的影響は完全には解明されていませんが、細胞の分化と形態形成、一部のウイルスと細菌の結合、タンパク質のリガンドとしての型特異的な細胞接着プロセスに関与しているようです。セレクチン。
神経系で
シアル酸を含むスフィンゴ糖脂質は、神経系、特に脳の灰白質細胞に特に関連があります。これは、一般に複合糖質が細胞にとって効率的な情報および保存媒体として認識されているという事実に関係しています。
それらは主に原形質膜の外側の単層に位置しているため、糖タンパク質やプロテオグリカンとともに、糖衣への重要な関与があります。
このグリコカリックスまたは細胞外マトリックスは、細胞運動と、成長、増殖、および遺伝子発現に関与するシグナル伝達経路の活性化に不可欠です。
細胞内シグナル伝達
他のスフィンゴ脂質と同様に、ガングリオシド分解の副産物も、特にシグナル伝達プロセスや、新しい脂質分子の形成のための要素のリサイクルにおいて重要な機能を持っています。
二重層内で、ガングリオシドは主にスフィンゴ脂質に富む脂質ラフトで発生し、「糖シグナル伝達ドメイン」が確立されて、細胞間相互作用と膜貫通シグナル伝達を媒介し、安定化と不可欠なタンパク質との会合を媒介します。これらの脂質ラフトは免疫系において重要な機能を果たします。
構造内
それらは、異常な形態がパーキンソン病に関連しているα-シヌクレインタンパク質のらせん構造を維持する際に、GM1ガングリオシドなどの重要な膜タンパク質のコンフォメーションと正しいフォールディングを促進します。また、ハンチントン病、テイサックス病、アルツハイマー病の病態とも関連しています。
合成
スフィンゴ糖脂質の生合成は、小胞体（ER）から小胞の流れ、ゴルジ体を通って原形質膜で終わる細胞内輸送に大きく依存しています。
生合成プロセスは、ERの細胞質表面でのセラミド骨格の形成から始まります。スフィンゴ糖脂質の形成は、ゴルジ体の後半で起こります。
このプロセスに関与するグリコシダーゼ酵素（グルコシルトランスフェラーゼとガラクトシルトランスフェラーゼ）は、ゴルジ体の細胞質側にあります。
成長するオリゴ糖鎖へのシアル酸残基の付加は、膜に結合しているが、ゴルジ膜の内腔側に制限されているいくつかのグリコシルトランスフェラーゼによって触媒されます。
さまざまな証拠から、最も単純なガングリオシドの合成はゴルジ膜システムの初期領域で発生し、最も複雑なものはより「後期」領域で発生することが示唆されています。
規制
合成は、最初はグリコシルトランスフェラーゼの発現によって調節されますが、関与する酵素のリン酸化などのエピジェネティックなイベントも関与する可能性があります。
用途
一部の研究者は、特定のガングリオシドであるGM1の有用性に注意を向けています。コレラ患者のコレラ菌によって合成された毒素は、腸の粘膜細胞の表面に提示されるこのガングリオシドの特異的認識に関与するサブユニットを持っています。
したがって、GM1はコレラの診断に使用されるリポソームの合成に含まれているため、この病理のマーカーの認識に使用されています。
他の用途には、特定のガングリオシドの合成と、診断目的またはそれらが親和性を有する化合物の精製および単離のための安定した支持体へのそれらの結合が含まれます。それらはある種の癌のマーカーとして役立つことができることも発見されました。
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