Кіріспе

Организмдегі барлық қанттардың, бос немесе байланысқан түрдегі жиынтығы. Гликома – организмнің барлық қанттарының толық жиынтығы, олар бос күйде немесе күрделі молекулаларға химиялық байланысқан түрде кездеседі. Басқаша анықтамасы – жасушадағы барлық көмірсулардың жиынтығы. Гликома табиғаттағы ең күрделі құрылымдардың бірі болуы мүмкін. "Гликомика, геномика мен протеомика сияқты, белгілі бір жасуша түрінің немесе организмнің барлық гликан құрылымдарын жүйелі түрде зерттейді" және гликобиологияның бір бөлігі болып табылады. "Көмірсулар", "гликан", "сахарид" және "шәкер" – бұл контексте бірін-бірі алмастыра қолданылатын жалпы терминдер, олар моносахаридтерді, олигосахаридтерді, полисахаридтерді және осы қосылыстардың туындыларын қамтиды. Көмірсулар "гидратталған көміртектен", яғни [CH2O]n-тен тұрады. Моносахаридтер – одан қарапайым көмірсуларға гидролизделмейтін көмірсулар, олигосахаридтер мен полисахаридтердің құрылыс блоктары. Олигосахаридтер – гликозидтік байланыстар арқылы бір-біріне қосылған моносахаридтердің тізбекті немесе тармақталған тізбектері. Моносахаридтердің саны өзгеріп отыруы мүмкін. Полисахаридтер – ұзындығы он моносахарид бірлігінен асатын, қайталама моносахаридтерден тұратын гликандар. Гликома, құрамындағы көмірсулардың одан да көп түрлілігіне байланысты протеомның күрделілігінен асып түседі, сонымен қатар көмірсулардың бір-бірімен және ақуыздармен өзара әрекеттесуінің көптеген мүмкіндіктерімен одан әрі күрделіленеді. "Гликанның барлық құрылымдарының спектрі – гликома – өте кең. Адамда оның көлемі геноммен кодталған ақуыздардың санынан бірнеше есе артық, оның бір пайызы қант тізбектерін құрайтын, өзгертетін, орналастыратын немесе байланыстыратын ақуыздарды кодтайды, олар гликандар деп аталады". Жасушаның сыртқы беті – липидтердің теңізі, оның үстінде көптеген қант молекулалары бар, олардың көпшілігі ақуыздарға, майларға немесе екеуіне де байланысқан, жасуша сыртындағы молекулалармен өзара әрекеттеседі және жасушалар арасындағы байланыс пен жасушаның жабысқақтығы үшін маңызды. "Гликандар – табиғаттың биологиялық модификаторлары", – дейді Калифорния университеті Сан-Диего университетінің Говард Хьюз медициналық институтының зерттеушісі Джейми Март. "Гликандар әдетте физиологиялық процестерді қосып немесе өшірмейді, керісінше, сыртқы стимулдарға жауап беру арқылы жасушаның мінез-құлқын өзгертеді".

Жоғары резолюциялы массалық спектрометрия (MS) және жоғары өнімділікті сұйық хроматография (HPLC)

Ең көп қолданылатын әдістер – MS және HPLC, онда гликан бөлігі ферменттік немесе химиялық жолмен нысанадан бөлініп, талдауға жіберіледі. Гликолипидтерді липид компонентін бөліп алмастан тікелей талдауға болады. Гликопротеиндерден алынған N гликандар, қанттардың тотығу соңына флуоресцентті қосылыс қосылып (редуктивті таңбалау) жоғары өнімді сұйық хроматографиясымен (кері фазалы, қалыпты фазалы және ион алмасу HPLC) жүйелі түрде талданады. Соңғы жылдары көптеген әртүрлі таңбалар енгізілді, олардың ішінде 2-аминобензамид (АБ), антранил қышқылы (АА), 2-аминопиридин (ПА), 2-аминоакридон (АМАК) және 3-(ацетиламино)-6-аминоакридин (АААс) сияқтылары бар. О-гликандар көбінесе таңбасыз талданады, себебі химиялық бөліну шарттары оларды таңбалауға мүмкіндік бермейді. Жоғары өнімді сұйық хроматографиясы (HPLC) құралдарынан алынған фракцияланған гликандар, құрылымы мен тазалығы туралы қосымша ақпарат алу үшін MALDI TOF MS (MS) арқылы одан әрі талдануы мүмкін. Кейде гликан жиынтықтары алдын ала бөлінбей, массалық спектрометриямен тікелей талданады, бірақ изобарлы гликан құрылымдарын ажырату қиынға соғады, тіпті әрқашан мүмкін емес. Дегенмен, тікелей MALDI TOF MS талдауы гликан жиынтығын жылдам және нақты көрсетуге мүмкіндік береді. Соңғы жылдары массалық спектрометриямен онлайн біріктірілген жоғары өнімді сұйық хроматографиясы кең таралды. Сұйық хроматографиясы үшін стационарлық фаза ретінде кезекті графит көміртегін таңдау арқылы, тіпті туынды емес гликандарды да талдауға болады. Бұл жерде анықтау массалық спектрометрия арқылы жүзеге асырылады, бірақ MALDI MS орнына электроспрей иондау (ESI) жиі қолданылады.

Массивтер

Лектиндер мен антителолар тізімдері гликанды қамтитын көптеген үлгілерді жоғары өнімділікпен скринингтеуге мүмкіндік береді. Бұл әдіс табиғи лектиндерді немесе жасанды моноклоналды антиденелерді қолданады, олардың екеуі де белгілі бір чипке бекітіліп, флуоресцентті гликопротеин үлгісімен инкубацияланады. Функционалдық гликомика консорциумы және Z Biotech LLC ұсынатын гликан тізімдері көмірсулардың қосылыстарын қамтиды, оларды лектиндермен немесе антиденелермен скринингтеуге болады, осылайша көмірсулардың ерекшелігін анықтап, лигандтарды табуға болады.

Гликандардың метаболистік және коваленттік таңбалауы

Гликанның метаболизмі арқылы таңбалау гликан құрылымдарын анықтаудың бір жолы болып табылады. Белгілі стратегия азидпен таңбаланған қанттарды қолдануды қамтиды, олар Стаудингер лигациясы арқылы реакцияға түсіріледі. Бұл әдіс гликанды in vitro және in vivo бейнелеу үшін қолданылған.

Гликопротеиндер үшін құралдар

Күрделі гликондардың толық құрылымдық талдауы үшін рентгендік кристаллография және ядролық магниттік резонанс (ЯМР) спектроскопиясы қиын және күрделі сала болып табылады. Дегенмен, көптеген лектиндердің, ферменттердің және басқа да көмірсуларды байланыстыратын ақуыздардың байланыс орнының құрылымы гликома функциясының құрылымдық негіздерінің кең спектрін ашты. Сынақ үлгілерінің тазалығы хроматография (аффиниттік хроматография және т.б.) және аналитикалық электрофорез (PAGE (полиакриламидтік электрофорез), капиллярлық электрофорез, аффиниттік электрофорез және т.б.) арқылы қамтамасыз етілді.