Glycome

Glykomet består av glykoproteiner och glykolipider

Glykomet är hela komplementet av sockerarter , oavsett om de är fria eller finns i mer komplexa molekyler , i en organism . En alternativ definition är helheten av kolhydrater i en cell . Glykomet kan i själva verket vara en av de mest komplexa enheterna i naturen . " Glykomik , analogt med genomik och proteomik , är den systematiska studien av alla glykanstrukturer av en given celltyp eller organism" och är en delmängd av glykobiologi .

" Kolhydrat ", " glykan ", " sackarid " och " socker " är generiska termer som används omväxlande i detta sammanhang och inkluderar monosackarider , oligosackarider , polysackarider och derivat av dessa föreningar. Kolhydrater består av ”hydratiserat kol”, dvs [CH 2 O]n. Monosackarider är en kolhydrat som inte kan hydrolyseras till en enklare kolhydrat och är byggstenarna i oligosackarider och polysackarider. Oligosackarider är linjära eller grenade kedjor av monosackarider fästa till varandra via glykosidbindningar. Antalet monosackaridenheter kan variera. Polysackarider är glykaner som består av upprepade monosackarider, i allmänhet mer än tio monosackaridenheter långa.

proteomets komplexitet som ett resultat av den ännu större mångfalden av glykomets ingående kolhydrater och kompliceras ytterligare av den stora mångfalden av möjligheter i kombinationen och interaktionen av kolhydraterna med varandra och med proteiner . "Spektrumet för alla glykanstrukturer - glykomet - är enormt. Hos människor är dess storlek storleksordningar större än antalet proteiner som kodas av genomet, varav en procent kodar för proteiner som gör, modifierar, lokaliserar eller binder sockerkedjor, som är kända som glykaner."

Cellens yttre yta är ett hav av lipider med en flotta av sockermolekyler, av vilka många är fästa vid proteiner, fetter eller bådadera, som interagerar med molekyler utanför cellen och är avgörande för kommunikationen mellan celler och klibbigheten hos en cell. "Glykaner är naturens biologiska modifierare", säger Jamey Marth, utredare vid Howard Hughes Medical Institute vid University of California San Diego." Glykaner sätter i allmänhet inte på och av fysiologiska processer, utan de ändrar cellens beteende genom att svara på yttre stimuli."

Se även

Verktyg som används för forskning om glykom

Följande är exempel på de vanligaste teknikerna i glykananalys:

Högupplöst masspektrometri (MS) och högpresterande vätskekromatografi (HPLC)

De vanligaste metoderna är MS och HPLC , där glykandelen klyvs antingen enzymatiskt eller kemiskt från målet och utsätts för analys. När det gäller glykolipider kan de analyseras direkt utan separation av lipidkomponenten.

N- glykaner från glykoproteiner analyseras rutinmässigt genom högpresterande vätskekromatografi (omvänd fas, normal fas och jonbytes-HPLC) efter att den reducerande änden av sockerarterna har märkts med en fluorescerande förening (reduktiv märkning). En stor mängd olika märken har introducerats under de senaste åren, där 2-aminobensamid (AB), antranilsyra (AA), 2-aminopyridin (PA), 2-aminoakridon (AMAC) och 3-(acetylamino)-6-aminoakridin (AA-Ac) är bara några av dem.

O- glykaner analyseras vanligtvis utan några taggar, på grund av de kemiska frisättningsförhållandena som hindrar dem från att märkas.

Fraktionerade glykaner från instrument för högpresterande vätskekromatografi (HPLC) kan analyseras ytterligare med MALDI -TOF-MS(MS) för att få ytterligare information om struktur och renhet. Ibland analyseras glykanpooler direkt med masspektrometri utan förfraktionering, även om en diskriminering mellan isobariska glykanstrukturer är mer utmanande eller till och med inte alltid möjlig. Hur som helst, direkt MALDI -TOF-MS-analys kan leda till en snabb och enkel illustration av glykanpoolen.

På senare år har högpresterande vätskekromatografi online kopplat till masspektrometri blivit mycket populär. Genom att välja poröst grafitkol som stationär fas för vätskekromatografi kan även icke-derivatiserade glykaner analyseras. Detektion görs här med masspektrometri, men i stället för MALDI -MS används elektrosprayjonisering ( ESI ) mer frekvent.

Multiple Reaction Monitoring (MRM)

Även om MRM har använts flitigt inom metabolomik och proteomik, gör dess höga känslighet och linjära respons över ett brett dynamiskt område den särskilt lämpad för forskning och upptäckt av glykanbiomarkörer. MRM utförs på ett trippelkvadrupol (QqQ) instrument, som är inställt för att detektera en förutbestämd prekursorjon i den första kvadrupolen, en fragmenterad i kollisionskvadrupolen och en förutbestämd fragmentjon i den tredje kvadrupolen. Det är en icke-avsökningsteknik, där varje övergång detekteras individuellt och detekteringen av flera övergångar sker samtidigt i arbetscykler. Denna teknik används för att karakterisera immunglykomet.

Tabell 1 : Fördelar och nackdelar med masspektrometri i glykananalys

Fördelar Nackdelar
  • Gäller för små provmängder (lägre fmol-intervall)
  • Användbar för komplexa glykanblandningar (generering av ytterligare analysdimension).
  • Fästsidor kan analyseras genom tandem MS-experiment (sidospecifik glykananalys).
  • Glykansekvensering genom tandem-MS-experiment.
  • Destruktiv metod.
  • Behov av en ordentlig experimentell design.

Matriser

Lektin- och antikroppsuppsättningar tillhandahåller screening med hög genomströmning av många prover som innehåller glykaner. Denna metod använder antingen naturligt förekommande lektiner eller artificiella monoklonala antikroppar , där båda immobiliseras på ett visst chip och inkuberas med ett fluorescerande glykoproteinprov.

Glykanarrayer, som de som erbjuds av Consortium for Functional Glycomics och Z Biotech LLC , innehåller kolhydratföreningar som kan screenas med lektiner eller antikroppar för att definiera kolhydratspecificitet och identifiera ligander.

Metabolisk och kovalent märkning av glykaner

Metabolisk märkning av glykaner kan användas som ett sätt att detektera glykanstrukturer. En välkänd strategi involverar användningen av azidmärkta sockerarter som kan reageras med Staudinger-ligeringen . Denna metod har använts för in vitro och in vivo avbildning av glykaner.

Verktyg för glykoproteiner

Röntgenkristallografi och kärnmagnetisk resonans (NMR) spektroskopi för fullständig strukturell analys av komplexa glykaner är ett svårt och komplext fält. Strukturen för bindningsstället för många lektiner , enzymer och andra kolhydratbindande proteiner har emellertid avslöjat en stor variation av den strukturella grunden för glykomfunktion. Renheten hos testprover har erhållits genom kromatografi ( affinitetskromatografi etc.) och analytisk elektrofores ( PAGE (polyakrylamidelektrofores) , kapillärelektrofores , affinitetselektrofores , etc.).

Källor och anteckningar

  1. ^ Cold Spring Harbor Laboratory Press Essentials of Glycobiology, andra upplagan
  2. ^ Grunderna i glykobiologin
  3. ^   Frysa HH (juli 2006). "Genetiska defekter i det mänskliga glykomet". Nat. Rev. Genet . 7 (7): 537–51. doi : 10.1038/nrg1894 . PMID 16755287 .
  4. ^ tagitnewsnetwork article The glycome project - Ett sockerbelagt förslag av Bijal P. Trivedi publicerad 14 maj 2001
  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). "Jämförelse av metoderna för profilering av glykoproteinglykaner - HUPO Human Disease Glycomics/Proteome Initiative multi-institutionell studie" . Glykobiologi . 17 (4): 411–22. doi : 10.1093/glycob/cwl086 . PMID 17223647 .
  7. ^   Hase S, Ikenaka T, Matsushima Y (november 1978). "Strukturanalyser av oligosackarider genom märkning av de reducerande ändsockret med en fluorescerande förening". 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. (januari 2009). "Jämförelse av fluorescerande märkningar för oligosackarider och introduktion av en ny reningsmetod efter märkning". 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). "Jonisering och fragmentering av komplexa glykaner med en kvadrupol masspektrometer för flygtid utrustad med en matrisassisterad laserdesorption/joniseringjonkälla". Rapid Commun. Masspektrum . 14 (22): 2135–42. doi : 10.1002/1097-0231(20001130)14:22<2135::AID-RCM143>3.0.CO;2-# . PMID 11114021 .
  10. ^   Schulz, BL; packare NH, NH; Karlsson, NG (dec 2002). "Småskalig analys av O-länkade oligosackarider från glykoproteiner och muciner separerade genom gelelektrofores". Anal. Chem . 74 (23): 6088–97. doi : 10.1021/ac025890a . PMID 12498206 .
  11. ^   Pabst M, Bondili JS, Stadlmann J, Mach L, Altmann F (juli 2007). "Mass + retentionstid &#61; struktur: en strategi för analys av N-glykaner med kol LC-ESI-MS och dess tillämpning på fibrin N-glykaner". Anal. Chem . 79 (13): 5051–7. doi : 10.1021/ac070363i . PMID 17539604 .
  12. ^   Ruhaak LR, Deelder AM, Wuhrer M (maj 2009). "Oligosackaridanalys genom grafiterad kolvätskekromatografi-masspektrometri" . 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). "Glykaner i immunsystemet och 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. ^     Blommor, Sarah A.; Ali, Liaqat; Lane, Catherine S.; Olin, Magnus; Karlsson, Niclas G. (2013-04-01). "Utvald reaktionsövervakning för att differentiera och relativt kvantifiera isomerer av sulfaterade och osulfaterade kärna 1 O-glykaner från saliv MUC7-protein vid reumatoid artrit" . Molekylär och cellulär proteomik . 12 (4): 921–931. doi : 10.1074/mcp.M113.028878 . ISSN 1535-9484 . PMC 3617339 . PMID 23457413 .

Vidare läsning

externa länkar


Hämtad från " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Glycome&oldid=1041598088 "