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糖脂質は、糖がグリコシド（共有結合）によって結合した脂質です。[1]糖脂質の役割は、細胞膜の安定性を維持し、細胞認識を促進することです。これは、免疫応答や、細胞同士がつながって組織を形成する際に非常に重要です。[2]糖脂質は、すべての真核生物の細胞膜の表面に存在し、リン脂質二重層から細胞外環境まで広がっています。[2]
構造
糖脂質の本質的な特徴は、脂質部分に結合した単糖類またはオリゴ糖の存在です。細胞膜で最も一般的な脂質は、グリセロ脂質とスフィンゴ脂質で、それぞれグリセロールまたはスフィンゴシン骨格を持っています。脂肪酸はこの骨格に結合しているため、脂質全体としては極性頭部と非極性尾部を持っています。細胞膜の脂質二重層は2層の脂質で構成され、膜の内側と外側の表面は極性頭部基で構成され、膜の内側部分は非極性脂肪酸尾部で構成されています。
細胞外側の極性頭部基に結合している糖は糖脂質のリガンド成分であり、同様に極性であるため、細胞周囲の水性環境に可溶性である。[3]脂質と糖は、共有結合であるグリコシド結合を介して複合糖質を形成する。糖のアノマー炭素は、脂質骨格上の遊離ヒドロキシル基に結合します。これらの糖の構造は、結合する分子の構造によって異なります。
代謝
グリコシルトランスフェラーゼ
グリコシルトランスフェラーゼと呼ばれる酵素は糖を脂質分子に結合し、また、細胞表面の糖脂質の存在に反応する細胞上の適切な受容体が活性化されるように、正しいオリゴ糖を組み立てる役割も果たします。糖脂質はゴルジ体で組み立てられ、小胞の表面に埋め込まれ、その後細胞膜に輸送されます。小胞は細胞膜と融合し、糖脂質が細胞の外表面に提示されます。[4]
グリコシド加水分解酵素
グリコシド加水分解酵素はグリコシド結合の切断を触媒します。グリカンが脂質に付加された後、グリカンのオリゴ糖構造を変更するために使用されます。また、グリカンを糖脂質から除去して、未修飾の脂質に戻すこともできます。[5]
代謝の欠陥
スフィンゴリピドーシスは、グリコシド加水分解酵素の欠陥により、適切に分解されなかったスフィンゴ脂質の蓄積に関連する疾患群です。スフィンゴリピドーシスは一般的に遺伝性であり、その影響はどの酵素が影響を受けているか、および障害の程度によって異なります。注目すべき例の1つは、痛みや神経ネットワークの損傷を引き起こす可能性があるニーマン・ピック病です。 [6]
関数
細胞間相互作用
体内の糖脂質の主な機能は、細胞間相互作用の認識部位として機能することです。糖脂質の糖質は、隣接する細胞の特定の相補的炭水化物またはレクチン（炭水化物結合タンパク質）に結合します。これらの細胞表面マーカーの相互作用は細胞認識の基礎であり、調節、成長、アポトーシスなどの活動に寄与する細胞応答を開始します。[7]
免疫反応
糖脂質が体内でどのように機能するかの一例は、炎症時の白血球と内皮細胞の相互作用である。白血球と内皮細胞の表面に存在するレクチンの一種であるセレクチンは、糖脂質に付着した炭水化物に結合して免疫反応を開始する。この結合により白血球は循環から離脱し、炎症部位の近くに集まる。これが最初の結合メカニズムであり、その後インテグリンが発現してより強い結合を形成し、白血球が炎症部位に向かって移動できるようにする。[8]糖脂質は他の反応、特にウイルスによる宿主細胞の認識にも関与している。[9]
血液型
血液型は、細胞膜上の糖脂質が周囲の環境と細胞との相互作用を媒介する方法の一例である。ヒトの主な4つの血液型（A、B、AB、O）は、抗原として機能する赤血球表面の特定の糖脂質に付着したオリゴ糖によって決定される。H抗原と呼ばれる未修飾抗原はO型の特徴であり、すべての血液型の赤血球に存在している。血液型AにはN-アセチルガラクトサミンが主な決定構造として付加されており、B型にはガラクトースがあり、AB型にはこれら3つの抗原すべてがある。個人の血液中に存在しない抗原は抗体の生成を引き起こし、異質な糖脂質に結合する。このため、AB型の人はすべての血液型からの輸血を受けることができ（ユニバーサルアクセプター）、O型の人はすべての血液型のドナーとなることができる（ユニバーサルドナー）。[10]
糖脂質の種類
- グリセロ糖脂質：脂質複合体として少なくとも1つの脂肪酸を含むアセチル化または非アセチル化グリセロールを特徴とする糖脂質のサブグループ。グリセロ糖脂質は、光合成膜とその機能と関連付けられることが多い。グリセロ糖脂質のサブカテゴリは、結合している炭水化物によって異なります。[11]
- ガラクトリピド：グリセロール脂質分子に結合したガラクトース糖によって定義される。葉緑体膜に存在し、光合成特性に関連している。[11]
- スルホ脂質：脂質に結合した糖部分に硫黄含有官能基を持つ。重要なグループとして、植物の硫黄循環に関連するスルホキノボシルジアシルグリセロールがある。 [12]
- スフィンゴ糖脂質：スフィンゴ脂質をベースにした糖脂質のサブグループ。スフィンゴ糖脂質は主に神経組織に存在し、細胞シグナル伝達を担っています。[13]
- セレブロシド：神経細胞膜に関与するスフィンゴ糖脂質のグループ。[14]
- ガラクトセレブロシド：糖質部分としてガラクトースを含むセレブロシドの一種
- グルコセレブロシド: 糖部分としてグルコースを持つセレブロシドの一種。非神経組織に多く見られます。
- スルファチド:セラミド脂質骨格を持つ炭水化物に硫酸基を含む糖脂質の一種。免疫反応から神経系シグナル伝達まで、さまざまな生物学的機能に関与しています。
- ガングリオシド：最も複雑な動物性糖脂質。1つ以上のシアリン酸残基を持つ負に帯電したオリゴ糖を含み、200種類以上[15]の異なるガングリオシドが同定されている。神経細胞に最も多く存在する。
- グロボシド：炭水化物複合体の一部として複数の糖を含むスフィンゴ糖脂質。さまざまな機能があり、これらの分子を分解できないとファブリー病につながります。
- グリコホスフィンゴ脂質: 菌類、酵母、植物由来の複合グリコホスフィン脂質。元々は「植物性糖脂質」と呼ばれていました。動物の負に帯電したガングリオシドと同じくらい複雑な化合物群である可能性があります。
- セレブロシド：神経細胞膜に関与するスフィンゴ糖脂質のグループ。[14]
- グリコホスファチジルイノシトール：糖複合体に結合したホスファチジルイノシトール脂質部分によって定義される糖脂質のサブグループ。タンパク質のC末端に結合することができ、結合できるさまざまなタンパク質に関連したさまざまな機能を持ちます。[16]
参照
参考文献
- ^ Voet D、Voet J、Pratt C (2013)。分子レベルでの生化学の基礎（第4版）。ニュージャージー州ホーボーケン：John Wiley & Sons、Inc。ISBN 9781118129180。
- ^ ab 「糖脂質」。nature。Nature Publishing Group 。 2015年11月1日閲覧。
- ^ アウレリ M、グラッシ S、プリオーニ S、ソンニーノ S、プリネッティ A (2015 年 8 月)。 「脳内の脂質膜ドメイン」。Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - 脂質の分子および細胞生物学。1851 (8): 1006–16。土井：10.1016/j.bbalip.2015.02.001。PMID 25677824。
- ^ Williams GJ、Thorson JS (2009)。「天然物グリコシルトランスフェラーゼ：特性と応用」。酵素学の進歩。酵素学および分子生物学の関連分野の進歩。第 76 巻。pp. 55–119。doi : 10.1002 / 9780470392881.ch2。ISBN 9780470392881. PMID 18990828。
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- ^ Paulick MG、 Bertozzi CR（2008年7月） 。 「グリコシルホスファチジルイノシトールアンカー ：タンパク質の複雑な膜アンカー構造」。生化学。47 （27）：6991–7000。doi ：10.1021/bi8006324。PMC 2663890。PMID 18557633。
外部リンク
- 米国国立医学図書館医学件名標目表(MeSH)の糖脂質