Glicobiología

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Introducción

El término glicobiología, comprende todo lo relacionado con los hidratos de carbono, la estructura, función y la biología de estos también llamados glicanos, Su estudio comienza en el siglo XX donde en primera instancia fueron considerados como fuente de energía carentes de otras actividades biológicas, sin embargo, con el desarrollo de nuevas tecnologías, la glicobiología agarro un mayor auge con el estudio de la biología molecular de las glicoproteínas y glicolípidos, por su parte en el campo de la química, se empezó con el estudio de enzimas que contribuían en el proceso de glicosilación, contribuyendo en la síntesis y degradación de los glicanos, enzimas como las glicosidasas y glicosiltransferasas, los cuales ampliaron aún más conocimiento acerca de los glicanos.

Los glicanos cumplen una amplia gama de funciones biológicas importantes, en las que se establecen interacciones entre célula y células, mediando también interacciones con otros organismos, como la interacción entre el huésped y un agente patógenos.

Además, ha influido bastante en el entendimiento de muchas enfermedades, ya que se ha demostrado que variaciones en las funciones celulares o carencias en estos se ha relacionado con el desarrollo de muchas enfermedades contribuyendo a su vez en el tratamiento de estas enfermedades, en base a medicamentos que interfieren con las enzimas del proceso de síntesis y degradación de los glicanos

En el presente trabajo, se habla acerca de como estos glicanos se han estudiado para poder entender como ocurren algunas enfermedades y como el tratamiento de estos con ciertos fármacos pueden influir a nivel molecular, y los estudios que se realizaron para llegar a dichos fármacos.

Marco teórico

Primero definiremos lo que es la glicobiología; la cual es una ciencia que estudia la estructura, biosíntesis y biología de los glicanos, todo acerca de los glicanos.

Y ¿Qué son los glicanos?, los glicanos o también llamados hidratos de carbono, son polisacáridos o cadenas de azúcares, que están ampliamente distribuidos en la naturaleza, dichos glicanos participan en diferentes procesos biológicos claves que tienen lugar en nuestro organismo, desempeñando un papel central en la comunicación tanto intracelular como extracelular; además también van a estar involucrados en el reconocimiento, la patogenicidad y la respuesta inmunológica. Por ejemplo, el virus de la gripe aprovecha glicanos específicos que cubren las células de nuestros pulmones ara poder invadirnos.

Por ende, prácticamente cada función de nuestro cuerpo depende de tener los glicanos correctos, en los lugares correctos y en cantidades correctas.

Como los glicanos son polisacáridos, por ende, están compuestos de monosacáridos entre los más comunes que lo conforman son: D–xilosa, D–glucosa, D–galactosa, N–acetil–D–glucosamina, N– acetil–D–galactosamina, entre otros. Estos azúcares se pueden encontrar unidos covalentemente a las células y a macromoléculas (ahí tenemos a los glicoconjugados como glicoproteínas u glicolípidos).

Por su parte, las glicoproteínas se dan como producto de un proceso de glicosilación en el cual en este caso sería la adición de un carbohidrato a una molécula de proteína, dicha modificación es crítica para una amplia gama de procesos biológicos, entre los que se incluye la fijación de células de la matriz y las interacciones de proteína-ligando extracelular en la célula. Estos además, se pueden unir a las proteínas por enlaces N- (al grupo amida del aminoácido asparagina) o por enlaces O- (al grupo hidroxilo de serina o treonina).

El cambio en la glicosilación de proteínas, es un indicador de cambios celulares en muchas enfermedades; entre ellas, están el cáncer y la artritis reumatoide; proporcionándonos, por ende, marcadores de diagnóstico útiles y conocimientos sobre la progresión y la patogenia de la enfermedad.

Por otra parte, los glicolípidos se dan producto de la adición de una molécula de lípido a un carbohidrato, que se puede clasificar en los esfingolípidos glucosilados o glicoesfingolípidos; en donde a su vez se destaca la función fisiológica que cumplen los glucoesfingolípidos y los galactoesfingolípidos, que son dos familias distintas de los esfingolípidos glucosilados.

Estos glucoesfingolípidos se encuentran en la membrana plasmática de las células y son esenciales para el desarrollo y la diferenciación embrionaria. Además de también ser explotados de cierta forma por las bacterias y virus. Se presentan dos subclases, que son los gangliósidos y los cerebrósidos.

Los gangliósidos contienen ácido siálico, y son importantes para la función adecuada del sistema nervioso, ya que están particularmente enriquecidos en los tejidos neuronales. Por lo tanto, el mantenimiento poblacional de este tipo de glucoesfingolípidos requiere de un control estricto de la biosíntesis y degradación de los glucoesfingolípidos. Pero, por ejemplo, en el caso de la Enfermedad de Tay Sachs, existe un defecto en la ruta de degradación de los glucoesfingolípidos lo que da como resultado la acumulación de estos en las células, sobre todo en las neuronas ya que como dijimos estos se encuentran predominantemente ahí, provocando neurodegeneración y una vida útil más corta.

Existen dos enfoques para fármacos en los que se consideran la glicosilación de las proteínas y los lípidos;

El 1° interfiere con el ciclo de vida de los virus, y el 2° compensa los defectos genéticos heredados de las enzimas de la vía de degradación para los gangliósidos. Entre los medicamentos del primer enfoque para estas enfermedades son miméticos de azúcar denominados azúcares “imino” que pertenecen al primer enfoque del artículo

Inhibidores de imino-azúcar

Los imino azúcares son imitadores de monosacáridos; y estos actúan a nivel de las alfas glucosidasas en el Retículo endoplasmático. Esta son enzimas importantes para la glicosilación de las proteínas en el retículo endoplasmático, justo antes de pasar al aparato de Golgi.

La α–glucosidasa I actúa específicamente sobre la α–1,2 Glucosa terminal y la α–glucosidasa II remueve secuencialmente los otros dos residuos α–1,3 Glucosa. Por lo tanto, son enzimas importantes para la degradación de carbohidratos para su absorción y utilización en el organismo. Sin embargo, en pacientes con diabetes ha demostrado tener una importancia terapéutica; ya que la inhibición de las alfas glucosidasas retarda la absorción de glucosa y disminuye los niveles postprandiales de glucosa en sangre ya que intervienen en el procesamiento de las glicoproteínas.

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