Current relevance of fungal and trypanosomatid glycolipids and sphingolipids: studies defining structures conspicuously absent in mammals

Recently, glycosphingolipids have been attracting attention due to their role on biological systems as second messengers or modulators of signal transduction, affecting several events, which range from apoptosis to regulation of the cell cycle. In pathogenic fungi, glycolipids are expressed in two classes: neutral monohexosylceramides (glucosyl-or galactosylceramide) and acidic glycosylinositol phosphorylceramides (the latter class carries longer glycan chains). It is worth to mention that monohexosylceramides exhibit significant structural differences in their lipid moieties compared to their mammalian counterparts, whereas the glycosylinositol phosphorylceramides exhibit remarkable structural differences in their carbohydrate moieties in comparison to mammal glycosphingolipids counterpart. We observed that glycosylinositol phosphorylceramides are capable of promoting immune response in infected humans. In addition, inhibiting fungal glycosphingolipid biosynthetic pathways leads to an inhibition of colony formation, spore germination, cell cycle, dimorphism and hyphal growth. Other pathogens, such as trypanosomatids, also present unique glycolipids, which may have an important role for the parasite development and/or disease establishment. Regarding host-pathogen interaction, cell membrane rafts, which are enriched in sphingolipids and sterols, participate in parasite/fungal infection. In this review, it is discussed the different biological roles of (glyco) (sphingo) lipids of pathogenic/opportunistic fungi and trypanosomatids.

Recentemente, glicoesfingolipídeos têm atraído atenção devido ao seu papel na biologia celular como segundo-mensageiro ou moduladores da transdução de sinal, afetando vários eventos, desde apoptose até a regulação do ciclo celular. Em fungos patogênicos, existem duas classes de glicolipídeos: monohexosil ceramidas neutras (glucosil-ou galactosilceramida) e glicosilinositol fosforilceramidas (os quais apresentam cadeias de carboidratos mais longas). É importante enfatizar que as monohexosil ceramidas exibem diferenças estruturais nas suas porções lipídicas quando comparadas às de mamíferos, enquanto que glicosilinositol fosforilceramidas exibem diferenças estruturais marcantes em suas porções carboidratos em comparação aos glicoesfingolipídeos de mamíferos. Observamos também que glicosilinositol fosforilceramidas são capazes de promover resposta imune em indíviduos infectados. Além do mais, inibição das vias biossintéticas de glicoesfingolipídeos de fungos acarreta a inibição da formação de colônias, germinação de esporos, ciclo celular, dimorfismo e crescimento de hifas. Outros patógenos, como os tripanosomatídeos, também apresentam glicolipídeos únicos, os quais apresentam um papel importante para o desenvolvimento do parasita e/ou para o estabelecimento da doença. Em relação à interação hospedeiro-patógeno, os "membrane rafts", estruturas da membrana plasmática enriquecidas em esfingolipídeos e esteróis, têm participação fundamental na infecção do parasita/fungo. Nesta revisão, discutimos os diferentes papéis biológicos dos (glico) (esfingo) lipídeos de fungos patogênicos/oportunistas e de tripanosomatídeos.

Expressão de glicoesfingolipídeos no carcinoma espinocelular do trato aerodigestivo superior / Glycosphingolipid expression in squamous cell carcinoma of the upper aerodigestive tract

Os glicoesfingolipídios (GSLs) são importantes componentes da membrana celular, organizados em microdomínios, relacionados a receptores de membrana e comportamento anti-social da célula neoplásica como crescimento descontrolado, invasão e ocorrência de metástases. OBJETIVO: Como a expressão de GSLs no carcinoma espinocelular (CEC) é tema pouquíssimo estudado decidiu-se realizar estudo prospectivo visando avaliar a expressão de GSLs no CEC do trato aerodigestivo superior. MÉTODO: Coletou-se 33 amostras de CEC e mucosa normal e GSLs extraídos e purificados por cromatografia de fase reversa em coluna de C-18 e hidrólise alcalina em metanol. Os GSLs foram quantificados por densitometria das placas de cromatografia de alta resolução em camada delgada coradas com orcinol. RESULTADOS: Observou-se aumento significativo de GSLs no CEC (3,57æg/mg) em comparação à mucosa normal (1,92æg/mg), principalmente do monosialogangliosídeo (GM3), trihexosilceramida (CTH), dihexosilceramida (CDH), globosídeo (Gb4). A expressão de monohexosilceramida (CMH) foi semelhante no CEC e na mucosa normal. O aumento do GM3 no CEC foi demonstrado por métodos imunoquímicos empregando-se MAb DH2 (anti-GM3). Analisando-se os carboidratos do CMH por cromatografia gasosa acoplado a espectrômetro de massa constatou-se que a mucosa normal expressa glucosilceramida e o CEC glucosilceramida e galactosilceramida. CONCLUSÃO: O aumento de GSLs no tecido tumoral pode representar alterações dos microdomínios da membrana celular resultantes do processo de transformação maligna, responsáveis por uma maior interação célula-célula e célula-matriz aumentando seu potencial de infiltração e metástase, possibilitando o emprego dos GSLs e de MAbs no diagnóstico e no tratamento do CEC, a exemplo do que ocorre no melanoma.

Glycosphingolipids are integral constituents of cellular membrane, arranged in rafts, and with neoplasic cell anti-social behavior, like uncontrolled cell growth, invasiveness, and metastatic potential. AIM: However, there are few studies about glycosphingolipids (GSL) expression in squamous cell carcinoma (SCC). Since GSL are known to be tumor-associated markers we decided to perform a prospective study on the GSL profiles of SCC. METHOD: Specimens of 33 SCC and normal mucosa were obtained and GSLs were extracted and purified by reverse-phase chromatography on C18 column and alkaline hydrolysis in methanol. GSLs were quantified using densitometry of orcinol-stained HPTLC plates. RESULT: A significant increase of GSLs in SCC (3.57æg/mg) was observed as compared to normal mucosa (1.92æg/mg). In SCC, an increase of 2 to 3 times in the amounts of CDH, CTH, Globoside, and GM3 was observed in comparison to normal mucosa. The identification of GM3 as well as its increased expression in SCC was confirmed unequivocally by HPTLC immunostaining and indirect immunofluorescence using MAb DH2 (anti-GM3). BY analyzing SCC and normal mucosa CMHs by GC/MS, normal mucosa expresses only glucosylceramide whereas SCC cells express both glucosylceramide and galactosylceramide. CONCLUSION: The increase in the amount of GSLs in tumor tissue may represent changes of cell membrane microdomains resulting from the malignant transformation process, which is responsible for greater cell-cell or cell-matrix interaction thereby increasing their potential for infiltration and metastasis.

Carbohydrate epitopes: structure and presentation and the reactivity of biological ligands: recognition of alpha-D-Galp NAc and alpha-D-Galp conformational structures

Apart from glycolipids and glycoproteins that express A and B blood group antigens which contain terminal nonreducing units of alpha-D-Galp NAc and alpha-D-Galp respectively, there are several other glycoconjugates in nature that contain these units linked to unfucosylated saccharides or protein. They represent normal products of the action of specific glycosyl-transferases in primate and nonprimate mammalian cells, protozoa and a few other microorganisms, end-units of carbohydrate components that have not benn further processed by additional glycosylation, or neo-antigens resulting from deregulation of certain transferases as in tumor cells. Biological ligands recognizing these structures include mono and polyclonal antibodies, bacterial fimbriae and laminin. Binding depends on the linkages and sequence of the carbohydrate chain, but also on the epitope conformation as influenced by adjacent substitution, angling determined by the glycoconjugate-substrate interaction, steric hindrance and other factors. These aspects are discussed in this minireview.