I gangliosidi sono glicosfingolipidi composti da una coda lipidica di ceramide legata tramite legame glicosidico e a una testa di glicano contenente uno o più residui di acido sialico.
Nel 1942 il biochimico tedesco Ernst Klenk denominò gangliosidi una miscela di glicosfingolipidi complessi isolati dalle cellule gangliari del cervello.
Successivamente dimostrò che, come parte di una catena oligosaccaridica, contenevano una componente che chiamò dapprima acido neuraminico e poi “acido sialico” dal greco σίαλον che significa saliva da cui furono inizialmente isolati. Tuttavia, fu solo nel 1963 che si caratterizzò il primo ganglioside.
Proprietà dei gangliosidi
Si trovano nei tessuti e nei fluidi corporei e nel sistema nervoso. Nelle cellule, i gangliosidi sono localizzati principalmente nei lembi esterni delle membrane plasmatiche.
Sulla superficie cellulare sono coinvolti nel riconoscimento cellula-cellula e nell’adesione e nella trasduzione del segnale all’interno di specifici microdomini della superficie cellulare, chiamati caveole, con altri componenti di membrana come sfingomielina e colesterolo.
I gangliosidi, sono sintetizzati principalmente nel reticolo endoplasmatico e ulteriormente modificati nell’apparato di Golgi mediante aggiunta sequenziale di ulteriori parti di carboidrati a una molecola lipidica accettore. La reazione è catalizzata da una serie di glicosiltransferasi specifiche tra cui, in particolare, la lattosilceramide.
L’eterogeneità e la diversità delle strutture nelle loro catene di carboidrati e la complessità strutturale molecolare aumenta se si considera l’eterogeneità nelle componenti lipofile.
I gangliosidi sono molecole altamente polari, acide e relativamente idrofile hanno proprietà fisiche distintive, che sono essenziali per le funzioni vitali nelle membrane del sistema nervoso centrale e di altri tessuti.
Si riporta in figura la struttura del GM1 che è un ganglioside monosialico di tipo 1 che si trova naturalmente nel cervello e che fa parte integrante del rivestimento esterno delle cellule nervose.
Funzioni
Tutti i gangliosidi, ma soprattutto i più semplici hanno un ruolo strutturale e una naturale ad associarsi tra loro e con altri sfingolipidi, fosfolipidi e colesterolo. In tali ambienti, possono interagire tra loro attraverso legami a idrogeno affiancati mediati da molecole d’acqua che fungono da ponti tra le catene.
Molte delle funzioni biologiche dei gangliosidi sono determinate dalla loro posizione in questi nanodomini, dove possono avere funzioni specializzate nell’adesione cellulare, crescita e motilità attraverso interazioni con proteine specifiche e vie di trasduzione del segnale.
Inoltre possono modulare i processi di segnalazione cellulare mediante le loro interazioni con specifici recettori, molecole di adesione e canali ionici.
Agiscono come recettori dell’interferone, del fattore di crescita epidermico, del fattore di crescita nervoso e dell’insulina e possono regolare la segnalazione cellulare e controllare la crescita e la differenziazione delle cellule