المرجع الالكتروني للمعلوماتية
المرجع الألكتروني للمعلوماتية

علم الاحياء
عدد المواضيع في هذا القسم 10456 موضوعاً
النبات
الحيوان
الأحياء المجهرية
علم الأمراض
التقانة الإحيائية
التقنية الحياتية النانوية
علم الأجنة
الأحياء الجزيئي
علم وظائف الأعضاء
المضادات الحيوية

Untitled Document
أبحث عن شيء أخر المرجع الالكتروني للمعلوماتية
القيمة الغذائية للثوم Garlic
2024-11-20
العيوب الفسيولوجية التي تصيب الثوم
2024-11-20
التربة المناسبة لزراعة الثوم
2024-11-20
البنجر (الشوندر) Garden Beet (من الزراعة الى الحصاد)
2024-11-20
الصحافة العسكرية ووظائفها
2024-11-19
الصحافة العسكرية
2024-11-19

حرز لوجع الضرس ـ بحث روائي
18-10-2016
المبادئ الأساسية لتحليل التأخيرات باستخدام الجدولة الزمنية
2023-04-15
مكتب العلاقات الدولية
21-7-2022
آداب ومواعظ الإمام الحسن
20-10-2015
تصنيف الامراض - حسب اسباب المرض
17-10-2021
Buffers
15-12-2015

Glycosphingolipid Synthesis and Degradation  
  
1696   12:10 صباحاً   date: 16-10-2021
Author : Denise R. Ferrier
Book or Source : Lippincott Illustrated Reviews: Biochemistry
Page and Part :

Glycosphingolipid Synthesis and Degradation


Synthesis of glycosphingolipids occurs primarily in the Golgi by sequential addition of glycosyl monomers transferred from UDP-sugar donors to the acceptor molecule. The mechanism is similar to that used in glycoprotein synthesis.
A. Enzymes involved in synthesis
The enzymes involved in the synthesis of glycosphingolipids are glycosyltransferases that are specific for the type and location of the glycosidic bond formed. [Note: These enzymes can recognize both glycosphingolipids and glycoproteins as substrates.]
B. Sulfate group addition
A sulfate group from the sulfate carrier 3ʹ-phosphoadenosine-5ʹ-phosphosulfate ([PAPS], Fig. 1) is added by a sulfotransferase to the 3ʹ-hydroxyl group of the galactose in a galactocerebroside, forming the sulfatide galactocerebroside 3-sulfate (Fig. 2). [Note: PAPS is also the sulfur donor in glycosaminoglycan synthesis (see p. 162) and steroid hormone catabolism .] An overview of the synthesis of sphingolipids is shown in Figure 3.


Figure 1: Structure of 3′-phosphoadenosine-5′-phosphosulfate.


Figure 2: Structure of galactocerebroside 3-sulfate. ( is a hydrophobic
  hydrocarbon chain.)


Figure 3: Overview of sphingolipid synthesis. UDP = uridine diphosphate; CMP = cytidine monophosphate; NANA = N-acetylneuraminic acid; PAPS = 3ʹ- phosphoadenosine-5ʹ-phosphosulfate.
C. Glycosphingolipid degradation
Glycosphingolipids are internalized by phagocytosis as described for the glycosaminoglycans . All of the enzymes required for the degradative process are present in lysosomes, which fuse with the phagosomes. The lysosomal enzymes hydrolytically and irreversibly cleave specific bonds in the glycosphingolipid. As seen with the glycosaminoglycans and glycoproteins , degradation is a sequential process following the rule “last on, first off,” in which the last group added during synthesis is the first group removed in degradation. Therefore, defects in the degradation of the polysaccharide chains in these three glycoconjugates result in lysosomal storage diseases.
D. Sphingolipidoses
In a normal individual, synthesis and degradation of glycosphingolipids are balanced, so that the amount of these compounds present in membranes is constant. If a specific lysosomal acid hydrolase required for degradation is partially or totally missing, a sphingolipid accumulates. Lysosomal lipid storage diseases caused by these deficiencies are called sphingolipidoses. The result of a specific acid hydrolase deficiency may be seen dramatically in nerve tissue, where neurologic deterioration can lead to early death. [Note: Some sphingolipidoses can also result from defects in lysosomal activator proteins (for example, the saposins) that facilitate access of the hydrolases to short carbohydrate chains as degradation proceeds.]
1. Common properties: A specific lysosomal hydrolytic enzyme is deficient in the classic form of each disorder. Therefore, usually, only a single sphingolipid (the substrate for the deficient enzyme) accumulates in the involved organs in each disease. [Note: The rate of biosynthesis of the accumulating lipid is normal.] The disorders are progressive and, although many are fatal in childhood, extensive phenotypic variability is seen leading to the designation of different clinical types, such as types A and B in Niemann-Pick disease. Genetic variability is also seen because a given disorder can be caused by any one of a variety of mutations within a single gene. The sphingolipidoses are autosomal-recessive disorders, except for Fabry disease, which is X linked. The incidence of the sphingolipidoses is low in most populations, except for Gaucher and Tay-Sachs diseases, which, like Niemann-Pick disease, show a high frequency in the Ashkenazi Jewish population. [Note: Tay-Sachs also has a high frequency in Irish American, French Canadian, and Louisiana Cajun populations.]
2. Diagnosis and treatment: A specific sphingolipidosis can be diagnosed by measuring enzyme activity in cultured fibroblasts or peripheral leukocytes or by analyzing DNA. Histologic examination of the affected tissue is also useful. [Note: Shell-like inclusion bodies are seen in Tay-Sachs, and a crumpled tissue paper appearance of the cytosol is seen in Gaucher disease (Fig. 4).] Prenatal diagnosis, using cultured amniocytes or chorionic villi, is available. Gaucher disease, in which macrophages become engorged with glucocerebroside, and Fabry disease, in which globosides accumulate in the vascular endothelial lysosomes of the brain, heart, kidneys, and skin, are treated by recombinant human enzyme replacement therapy, but the monetary cost is extremely high. Gaucher has also been treated by bone marrow transplantation (because macrophages are derived from hematopoietic stem cells) and by substrate reduction therapy through pharmacologic reduction of glucosylceramide, the substrate for the deficient enzyme.


Figure 4: Aspirated bone marrow cells from a patient with Gaucher disease.




علم الأحياء المجهرية هو العلم الذي يختص بدراسة الأحياء الدقيقة من حيث الحجم والتي لا يمكن مشاهدتها بالعين المجرَّدة. اذ يتعامل مع الأشكال المجهرية من حيث طرق تكاثرها، ووظائف أجزائها ومكوناتها المختلفة، دورها في الطبيعة، والعلاقة المفيدة أو الضارة مع الكائنات الحية - ومنها الإنسان بشكل خاص - كما يدرس استعمالات هذه الكائنات في الصناعة والعلم. وتنقسم هذه الكائنات الدقيقة إلى: بكتيريا وفيروسات وفطريات وطفيليات.



يقوم علم الأحياء الجزيئي بدراسة الأحياء على المستوى الجزيئي، لذلك فهو يتداخل مع كلا من علم الأحياء والكيمياء وبشكل خاص مع علم الكيمياء الحيوية وعلم الوراثة في عدة مناطق وتخصصات. يهتم علم الاحياء الجزيئي بدراسة مختلف العلاقات المتبادلة بين كافة الأنظمة الخلوية وبخاصة العلاقات بين الدنا (DNA) والرنا (RNA) وعملية تصنيع البروتينات إضافة إلى آليات تنظيم هذه العملية وكافة العمليات الحيوية.



علم الوراثة هو أحد فروع علوم الحياة الحديثة الذي يبحث في أسباب التشابه والاختلاف في صفات الأجيال المتعاقبة من الأفراد التي ترتبط فيما بينها بصلة عضوية معينة كما يبحث فيما يؤدي اليه تلك الأسباب من نتائج مع إعطاء تفسير للمسببات ونتائجها. وعلى هذا الأساس فإن دراسة هذا العلم تتطلب الماماً واسعاً وقاعدة راسخة عميقة في شتى مجالات علوم الحياة كعلم الخلية وعلم الهيأة وعلم الأجنة وعلم البيئة والتصنيف والزراعة والطب وعلم البكتريا.