글리콤

Glycome
글리콤은 글리코프로틴과 글리콜리피드로 구성되어 있다.

글리콤은 유기체의 자유분자든, 더 복잡한 분자에 존재하는 설탕의 전체 보충물이다. 다른 정의는 세포 안에 있는 탄수화물의 전체다. 글리콤은 사실 자연에서 가장 복잡한 실체들 중 하나일 것이다. "글리코믹스는 유전체학과 프로테오믹스와 유사하며, 주어진 세포형이나 유기체의 모든 글리칸 구조에 대한 체계적 연구"이며 글리코바이오학의 부분집합이다.[1]

"카보하이드레이트", "글리칸", "당류", "당류" 및 "당류"는 이 맥락에서 상호 교환적으로 사용되는 일반적인 용어로, 단당류, 과당류, 다당류 및 이러한 화합물의 파생물을 포함한다. 탄수화물은 "수화 탄소" 즉 [CHO2]n으로 구성된다. 단당류는 탄수화물로서 보다 단순한 탄수화물로 가수 분해할 수 없으며, 과당류와 다당류의 구성물이다. 올리고당류는 글리코시드 연계를 통해 서로 부착된 단당류의 선형 또는 분기 체인이다. 단당류의 개수는 다양할 수 있다. 다당류는 일반적으로 길이가 10단위의 단당류보다 큰 단당류로 구성된 글리칸이다.[2]

글리콤은 글리콤의 성분 탄수화물의 훨씬 더 큰 다양성의 결과로서 프로테오메트의 복잡성을 능가하며, 서로 그리고 단백질과의 결합과 상호작용에 있어 순전히 다양한 가능성에 의해 더욱 복잡해진다. "모든 글리칸 구조물의 스펙트럼, 즉 글리콤은 어마어마하다. 인간의 경우 그 크기는 게놈에 의해 암호화된 단백질의 수보다 더 큰 크기 순서인데, 그 중 1%는 글리칸이라고 알려진 설탕 사슬을 만들거나 변형하거나 국소화하거나 결합하는 단백질을 암호화하는 것이다."[3]

세포의 외부 표면은 당분자(당분자)의 함대를 가진 지질의 바다인데, 그 중 다수는 세포 바깥의 분자와 상호작용을 하며 세포간의 소통과 세포의 끈기(stickness)에 중요한 역할을 하는 단백질, 지방 또는 둘 다에 부착되어 있다. "글리칸은 자연의 생물학적 수식어입니다,"라고 캘리포니아 샌디에이고 대학의 하워드 휴즈의학 연구소 연구원 제이미 마스는 말한다."글리칸은 일반적으로 생리학적 과정을 켜고 끄는 것이 아니라 외부 자극에 반응하여 세포의 행동을 수정한다."[4]

참고 항목

글리콤 연구에 사용되는 도구

글리칸 분석에서 일반적으로 사용되는 기법의 예는 다음과 같다.[5]

고해상도 질량분석기(MS) 및 고성능 액체크로마토그래피(HPLC)

가장 일반적으로 적용되는 방법은 MS와 HPLC인데, 글리칸 부분이 효소 또는 화학적으로 대상으로부터 분해되어 분석을 받는다.[6] 글리콜리피드의 경우 지질 성분을 분리하지 않고 직접 분석할 수 있다.

당단백질에서 나온 N글리칸은 형광 화합물(감소 라벨링)으로 당분의 환원 단부를 태그한 후 고성능-액체-크로마토그래피(반복상, 정상상, 이온교환 HPLC)에 의해 일상적으로 분석된다.[7] 최근에는 2-아미노벤츠아미드(AB), 안트라닐산(AA), 2-아미노피리딘(PA), 2-아미노아크리돈(AMAC), 3-(아세틸아미노)-6-아미노아크리딘(AA-Ac)이 몇 개에 불과한 다양한 라벨이 대거 도입됐다.[8]

O-글리칸은 일반적으로 태그 없이 분석되는데, 화학적 방출 조건으로 인해 라벨이 부착되지 않기 때문이다.

고성능 액체 크로마토그래피(HPLC) 기기에서 추출한 글라이칸은 MALDI-TOF-MS(MS)에 의해 추가 분석되어 구조와 순도에 대한 추가 정보를 얻을 수 있다. 때때로 글리칸 풀은 프리프랙션 없이 질량 분광법에 의해 직접 분석되지만, 이소바르 글리칸 구조 사이의 구별이 더 어렵거나 심지어 항상 가능한 것은 아니다. 어쨌든, 직접 MALDI-TOF-MS 분석은 글리칸 풀의 빠르고 직접적인 삽화로 이어질 수 있다.[9]

최근 몇 년 동안 온라인에서 고성능 액체 크로마토그래피가 대량 분광에 결합되어 큰 인기를 끌었다. 다공성 그래피티 탄소를 액체 크로마토그래피 고정 단계로 선택함으로써, 심지어 유도되지 않은 글리칸도 분석할 수 있다. 여기서 검출은 질량분광법에 의해 이루어지지만, MALDI-MS 대신 전기분광기 이온화(ESI)가 더 자주 사용된다.[10][11][12]

다중 반응 모니터링(MRM)

MRM은 대사물학 및 프로테오믹스에 광범위하게 사용되었지만, 광범위한 동적 범위에 걸친 높은 민감도와 선형 반응이 글리칸 바이오마커 연구와 발견에 특히 적합하다. MRM은 1차 4중극에서 미리 결정된 전구이온, 충돌 4중극에서 파편화된 전구이온, 3차 4중극에서 미리 결정된 파편 이온을 검출하도록 설정된 3중 4중극(QQQ) 악기로 수행된다. 비스캔 기법으로, 각각의 전환이 개별적으로 검출되고 복수의 전환 검출이 듀티 사이클에서 동시에 발생한다. 이 기술은 면역 글리콤을 특징 짓기 위해 사용되고 있다.[13][14]

표 1:글리칸 분석에서 질량분석의 장점과 단점

이점 단점들
  • 소량 샘플 양에 적용 가능(하한 Fmol 범위)
  • 복잡한 글리칸 혼합물(추가 분석 차원의 생성)에 유용하다.
  • 부착 측면은 탠덤 MS 실험(측면별 글리칸 분석)을 통해 분석할 수 있다.
  • 글리칸 염기서열 분석 실험에 의한 글라이칸 염기서열 분석.
  • 파괴적인 방법.
  • 적절한 실험 설계 필요.

배열

렉틴과 항체 배열은 글리칸을 함유한 많은 샘플의 고투과 스크리닝을 제공한다. 이 방법은 자연적으로 발생하는 강의나 인공 단클론 항체를 사용하는데, 이 항체는 둘 다 특정 칩에 고정되어 형광성 당단백질 샘플로 배양된다.

글리칸 배열은 기능 글리코믹스 컨소시엄과 Z 바이오테크놀로지 LLC가 제공하는 것과 마찬가지로 탄수화물 화합물을 함유하고 있는데, 탄수화물 특이성을 정의하고 리간드를 식별하기 위해 강의실이나 항체로 선별할 수 있다.

글리칸의 대사 및 공가 라벨링

글리칸 구조를 감지하는 방법으로 글리칸의 대사 라벨링을 사용할 수 있다. 잘 알려진 전략에는 스타우딩거 레깅스를 사용하여 반응할 수 있는 아지드 라벨 설탕의 사용이 포함된다. 이 방법은 글리칸의 체외 및 생체내 영상촬영에 사용되어 왔다.

당단백질 도구

복잡한 글리칸의 완전한 구조해석을 위한 X선 결정학 및 핵자기공명(NMR) 분광학은 어렵고 복잡한 분야다. 그러나 수많은 강의, 효소, 기타 탄수화물 결합 단백질의 결합 부위의 구조는 글리콤 함수의 구조적 기초를 매우 다양하게 드러냈다. 시험 표본의 순도는 크로마토그래피(선호도 크로마토그래피 등)와 분석 전기영동(PAGE(폴리아크릴라미드 전기영동체), 모세관 전기영동체, 친화 전기영동체 등)를 통해 얻었다.

출처 및 참고 사항

  1. ^ 제2판 글리코바이오학 콜드 스프링 하버 실험실 보도 자료
  2. ^ 글리코생물학의 필수 요소
  3. ^ Freeze HH (July 2006). "Genetic defects in the human glycome". Nat. Rev. Genet. 7 (7): 537–51. doi:10.1038/nrg1894. PMID 16755287.
  4. ^ genomenewsnetwork 기사 글리콤 프로젝트 - Bijal P에 의한 설탕 코팅 제안서. 트라이베디는 2001년 5월 14일에 출판되었다.
  5. ^ Essentials of Glycobiology (2nd ed.). Cold Spring Harbor Laboratory Press. 2009. ISBN 978-087969770-9.
  6. ^ Wada Y, Azadi P, Costello CE, et al. (April 2007). "Comparison of the methods for profiling glycoprotein glycans—HUPO Human Disease Glycomics/Proteome Initiative multi-institutional study". Glycobiology. 17 (4): 411–22. doi:10.1093/glycob/cwl086. PMID 17223647.
  7. ^ Hase S, Ikenaka T, Matsushima Y (November 1978). "Structure analyses of oligosaccharides by tagging of the reducing end sugars with a fluorescent compound". Biochem. Biophys. Res. Commun. 85 (1): 257–63. doi:10.1016/S0006-291X(78)80037-0. PMID 743278.
  8. ^ Pabst M, Kolarich D, Pöltl G, et al. (January 2009). "Comparison of fluorescent labels for oligosaccharides and introduction of a new postlabeling purification method". Anal. Biochem. 384 (2): 263–73. doi:10.1016/j.ab.2008.09.041. PMID 18940176.
  9. ^ Harvey DJ, Bateman RH, Bordoli RS, Tyldesley R (2000). "Ionisation and fragmentation of complex glycans with a quadrupole time-of-flight mass spectrometer fitted with a matrix-assisted laser desorption/ionisation ion source". Rapid Commun. Mass Spectrom. 14 (22): 2135–42. doi:10.1002/1097-0231(20001130)14:22<2135::AID-RCM143>3.0.CO;2-#. PMID 11114021.
  10. ^ Schulz, BL; Packer NH, NH; Karlsson, NG (Dec 2002). "Small-scale analysis of O-linked oligosaccharides from glycoproteins and mucins separated by gel electrophoresis". Anal. Chem. 74 (23): 6088–97. doi:10.1021/ac025890a. PMID 12498206.
  11. ^ Pabst M, Bondili JS, Stadlmann J, Mach L, Altmann F (July 2007). "Mass + retention time &#61; structure: a strategy for the analysis of N-glycans by carbon LC-ESI-MS and its application to fibrin N-glycans". Anal. Chem. 79 (13): 5051–7. doi:10.1021/ac070363i. PMID 17539604.
  12. ^ Ruhaak LR, Deelder AM, Wuhrer M (May 2009). "Oligosaccharide analysis by graphitized carbon liquid chromatography-mass spectrometry". Anal Bioanal Chem. 394 (1): 163–74. doi:10.1007/s00216-009-2664-5. PMID 19247642.
  13. ^ Maverakis E, Kim K, Shimoda M, Gershwin M, Patel F, Wilken R, Raychaudhuri S, Ruhaak LR, Lebrilla CB (2015). "Glycans in the immune system and The Altered Glycan Theory of Autoimmunity". J Autoimmun. 57 (6): 1–13. doi:10.1016/j.jaut.2014.12.002. PMC 4340844. PMID 25578468.
  14. ^ Flowers, Sarah A.; Ali, Liaqat; Lane, Catherine S.; Olin, Magnus; Karlsson, Niclas G. (2013-04-01). "Selected reaction monitoring to differentiate and relatively quantitate isomers of sulfated and unsulfated core 1 O-glycans from salivary MUC7 protein in rheumatoid arthritis". Molecular & Cellular Proteomics. 12 (4): 921–931. doi:10.1074/mcp.M113.028878. ISSN 1535-9484. PMC 3617339. PMID 23457413.

추가 읽기

  • 글리코믹스를 망라한 정기 간행물
  • 히라바야시 JArata Y, 가사이 K(2001년 2월)."Glycome 프로젝트:개념, 전략과 예쁜 꼬마 선충에 예비 신청".단백체학. 1(2):295–303. doi:10.1002(200102)1:2<, 295::AID-PROT295>, 3.0.CO, 2-C. PMID 11680876.(제안 Caenorhabditis elegans, 미세한 벌레에glycome 프로젝트 기반으로 생명의 게놈 이미 서열은).
  • '글리코칩'
  • 캐롤린 베르토찌 세미나: "화학 글리코바이오학"

외부 링크