Glycomics ist die umfassende Studie von glycomes (die komplette Ergänzung von Zucker, entweder frei oder anwesend in komplizierteren Molekülen, von einem Organismus) einschließlich genetischer, physiologischer, pathologischer und anderer Aspekte. Glycomics "ist die systematische Studie aller glycan Strukturen eines gegebenen Zelltyps oder Organismus" und ist eine Teilmenge von glycobiology. Der Begriff glycomics wird aus dem chemischen Präfix für die Süßigkeit oder einen Zucker, "glyco-" abgeleitet und wurde gebildet, um der Namengeben-Tagung zu folgen, die durch genomics gegründet ist (der sich mit Genen befasst) und proteomics (sich der mit Proteinen befasst).

Herausforderungen

• Die Kompliziertheit von Zucker: Bezüglich ihrer Strukturen sind sie stattdessen nicht geradlinig sie werden hoch verzweigt. Außerdem kann glycans modifiziert werden (modifizierter Zucker), das vergrößert seine Kompliziertheit.
• Komplex biosynthetic Pfade für glycans.
• Gewöhnlich werden glycans entweder gebunden zum Protein (glycoprotein) oder konjugiert mit lipids (glycolipids) gefunden.
• Verschieden von Genomen sind glycans hoch dynamisch.

Dieses Gebiet der Forschung muss sich mit einem innewohnenden Niveau der in anderen Gebieten der angewandten Biologie nicht gesehenen Kompliziertheit befassen. 68 Bausteine (Moleküle für die DNA, RNS und Proteine; Kategorien für lipids; Typen von Zuckerverbindungen für das Saccharid) schaffen die Strukturgrundlage für die molekulare Choreografie, die das komplette Leben einer Zelle einsetzt. DNA und RNS haben vier Bausteine jeder (der nucleosides oder nucleotides). Lipids werden in acht Kategorien geteilt, die auf ketoacyl und Isopren gestützt sind. Proteine haben 20 (die Aminosäuren). Saccharid hat 32 Typen von Zuckerverbindungen. Während diese Bausteine nur geradlinig für Proteine und Gene beigefügt werden können, können sie in einer verzweigten Reihe für das Saccharid eingeordnet werden, weiter den Grad der Kompliziertheit vergrößernd.

Fügen Sie dazu die Kompliziertheit der zahlreichen Proteine beteiligt hinzu, nicht nur als Transportunternehmen von Kohlenhydrat, dem glycoproteins, aber Proteine, die spezifisch an der Schwergängigkeit und dem Reagieren mit Kohlenhydrat beteiligt sind:

• Mit dem Kohlenhydrat spezifische Enzyme für die Synthese, Modulation und Degradierung
• Lectins, Kohlenhydrat bindende Proteine aller Sorten
• Empfänger, zirkulierend oder membranengebundene Kohlenhydrat bindende Empfänger

Wichtigkeit

Zur Antwort dieser Frage sollte man die verschiedenen und wichtigen Funktionen von glycans wissen. Der folgende ist einige jener Funktionen:

• Auf der Zelloberfläche gefundene Glycoproteins spielen eine kritische Rolle in der Bakterien- und Virenanerkennung.
• Sie werden an Zellsignalpfaden beteiligt und stimmen Zellfunktion ab.
• Sie sind in der angeborenen Immunität wichtig.
• Sie bestimmen Krebs-Entwicklung.
• Sie orchestrieren das Zellschicksal, hemmen Proliferation, regeln Umlauf und Invasion.
• Sie betreffen die Stabilität und Falte von Proteinen.
• Sie betreffen den Pfad und das Schicksal von glycoproteins.
• Es gibt viele glycan-spezifische Krankheiten, häufig Erbkrankheiten.

Es gibt wichtige medizinische Anwendungen von Aspekten von glycomics:

• Lectins fraktionieren Zellen, um Krankheit des Pfropfreises gegen den Gastgeber in Stammzelle-Versetzung zu vermeiden.
• Aktivierung und Vergrößerung von cytolytic CD8 T Zellen in der Krebs-Behandlung.

Glycomics ist in der Mikrobiologie besonders wichtig, weil glycans verschiedene Rollen in der Bakterienphysiologie spielen. Die Forschung in bakteriellem glycomics konnte zur Entwicklung führen:

• neuartige Rauschgifte
• bioactive glycans
• Glycoconjugate-Impfstoffe

Werkzeuge verwendet

Der folgende ist Beispiele der allgemein verwendeten Techniken in der glycan Analyse

Hohe Entschlossenheit Mass Spectrometry (MS) und High Performance Liquid Chromatography (HPLC)

Die meistens angewandten Methoden sind FRAU und HPLC, in dem der glycan Teil entweder enzymatisch oder chemisch vom Ziel zerspaltet und der Analyse unterworfen wird. Im Falle glycolipids können sie direkt ohne Trennung des lipid Bestandteils analysiert werden.

N und O-glycans von glycoproteins werden alltäglich durch die hohe Leistungsflüssigchromatographie analysiert (umgekehrte Phase, normale Phase und Ion tauschen HPLC aus) nach dem Markieren des abnehmenden Endes des Zuckers mit einer Leuchtstoffzusammensetzung (das reduktive Beschriften).

Eine große Vielfalt von verschiedenen Etiketten wurde in den letzten Jahren, wo 2-aminobenzamide (AB), Anthranilic-Säure (AA), 2-aminopyridin (PAPA) eingeführt, 2-aminoacridone (AMAC) und 3-(acetylamino) - 6-aminoacridine (AA-Ac) sind gerade einige von ihnen.

Fraktionierter glycans von HPLC Instrumenten kann weiter durch MALDI-TOF-MS (FRAU) analysiert werden, um weitere Informationen über die Struktur und Reinheit zu bekommen. Manchmal werden Glycan-Lachen direkt durch die Massenspektrometrie ohne prefractionation analysiert, obwohl ein Urteilsvermögen zwischen isobaric glycan Strukturen schwieriger oder sogar nicht immer möglich ist. Irgendwie kann direkte MALDI-TOF-MS Analyse zu einer schnellen und aufrichtigen Illustration der Glycan-Lache führen.

In den letzten Jahren ist hohe mit der Massenspektrometrie online verbundene Leistungsflüssigchromatographie sehr populär geworden. Durch die Auswahl porösen graphitic Kohlenstoff als eine stationäre Phase für die Flüssigchromatographie sogar nicht derivatized kann glycans analysiert werden. Entdeckung wird hier durch die Massenspektrometrie, aber im Gegensatz zur MALDI-FRAU mit einer electrospray Ionisierung (ESI) Schnittstelle (PGC LC ESI FRAU oder PGCC-FRAU) getan

Tabelle 1:Advantages und Nachteile der Massenspektrometrie in der glycan Analyse

Reihe

Lectin und Antikörper-Reihe stellen Abschirmung des hohen Durchflusses von vielen Proben zur Verfügung, die glycans enthalten. Diese Methode verwendet, entweder natürlich lectins oder künstliche monoclonal Antikörper vorkommend, wo sowohl auf einem bestimmten Span unbeweglich gemacht als auch mit einer glycoprotein Leuchtstoffprobe ausgebrütet werden.

Reihe von Glycan, wie das, das vom Konsortium für Funktionellen Glycomics angeboten ist, enthält Kohlenhydrat-Zusammensetzungen, die mit lectins oder Antikörpern geschirmt werden können, um Kohlenhydrat-Genauigkeit zu definieren und ligands zu identifizieren.

Metabolisch und das Covalent-Beschriften von glycans

Das metabolische Beschriften von glycans kann als eine Weise verwendet werden, glycan Strukturen zu entdecken. Eine weithin bekannte Strategie schließt den Gebrauch von azide-etikettiertem Zucker ein, der mit Staudinger ligation reagiert werden kann. Diese Methode ist für in vitro und in der Vivo-Bildaufbereitung von glycans verwendet worden.

Werkzeuge für glycoproteins

Röntgenstrahl-Kristallographie und Spektroskopie der Kernkernspinresonanz (NMR) für die ganze Strukturanalyse des Komplexes glycans sind ein schwieriges und kompliziertes Feld. Jedoch hat die Struktur der verbindlichen Seite von zahlreichem lectins, Enzymen und anderen Kohlenhydrat bindenden Proteinen ein großes Angebot an der Strukturbasis für die Glycome-Funktion offenbart. Die Reinheit von Testproben ist durch die Chromatographie (Affinitätschromatographie usw.) und analytische Elektrophorese (SEITE oder polyacryl amide Elektrophorese, kapillare Elektrophorese, Sympathie-Elektrophorese, usw.) erhalten worden.

Siehe auch

• Proteomics
• Omics
• Liste von omics Themen in der Biologie
• Metabolomics
• Lipidomics
• Cytomics
• Interactomics
• Systembiologie
• GlycomeDB

Links

• Liste von Websites von Glycomics
• Funktionelles Glycomics Tor, eine Kollaboration zwischen dem Konsortium für die Funktionelle Glycomics- und Natur-Verlagsgruppe
• glycosciences.de stellt Diese Seite Datenbanken und bioinformatics Werkzeuge für glycobiology und glycomics zur Verfügung.
• GlycomeDB, Eine Kohlenhydrat-Struktur metadatabase
• EuroCarbDB
• ProGlycAn Eine kurze Einführung in die glycan Analyse und eine Nomenklatur für N-Glycans