Введение
Исследовательская инициатива в области гликомики
Консорциум по функциональной гликомике (CFG) – это масштабная исследовательская инициатива, финансируемая с 2001 года грантом Национального института общих медицинских наук (NIGMS) с целью «определить принципы, посредством которых взаимодействия белков с углеводами опосредуют клеточную коммуникацию». Для достижения этой цели CFG изучает функции:
трех основных классов белков, связывающих гликан у млекопитающих (GBPs): С-типа лектинов, галектинов и SIGLEC;
иммунных рецепторов, связывающих углеводы: CD1, Т-клеточного рецептора и анти-углеводных антител;
GBPs микроорганизмов, которые связываются с гликанами клеток хозяина в качестве рецепторов. В состав CFG входят восемь основных лабораторий и более 500 участвующих исследователей, которые совместно разрабатывают ресурсы и услуги и предоставляют их научному сообществу бесплатно. Данные, полученные с помощью этих ресурсов, хранятся в базах данных, доступных через веб-ресурс Functional Glycomics Gateway, поддерживаемый в рамках партнерства между CFG и Nature Publishing Group.
the three major classes of mammalian glycan binding proteins (GBPs): C type lectin, galectin, and SIGLEC
immune receptors that bind carbohydrates: CD1, T cell receptor, and anti carbohydrate antibodies
GBPs of microorganisms that bind to host cell glycans as receptors. The CFG comprises eight core facilities and 500+ participating investigators that work together to develop resources and services and make them available to the scientific community free of charge. The data generated by these resources are captured in databases accessible through the Functional Glycomics Gateway, a web resource maintained through a partnership between the CFG and Nature Publishing Group.
Организация
ГКФ состоит из трех основных компонентов: участвующих исследователей, основных центров и управляющего комитета.
Ядра
Большая часть средств CFG инвестируется в научные ядра, которые отвечают за создание новых ресурсов, разработку новых технологий и формирование информационной платформы, используемой исследователями в своей работе. Восемь ядер CFG описаны ниже: Административное ядро (A), расположенное в Исследовательском институте Скриппса, поддерживает руководящий комитет CFG, ядра и участвующих исследователей, планирует встречи и семинары, публикует ежеквартальный информационный бюллетень, содействует запросам на ресурсы, отслеживает публикации, связанные с CFG, и готовит отчеты о прогрессе для NIGMS. Ядро A также тесно сотрудничает с Ядром B для обновления и разработки нового контента для сайта Functional Glycomics Gateway. Биоинформатическое ядро (B), расположенное в Массачусетском технологическом институте, отвечает за сбор, хранение и распространение всех данных и информации, связанных с CFG. С этой целью Ядро B работает с Nature Publishing Group над разработкой сайта CFG Functional Glycomics Gateway. Здесь, в Ядре B, созданы сложные реляционные базы данных для интеграции различных наборов данных, полученных научными ядрами CFG и участвующими исследователями, а также данных из других общедоступных баз данных. Для повышения удобства использования этих баз данных Ядро B сотрудничает с научными ядрами для разработки биоинформатических инструментов для анализа данных и прогнозирования. Аналитическое гликотехнологическое ядро (C), расположенное в Имперском колледже Лондона, предлагает масс-спектрометрический профиль N- и O-связанных гликанов белков из клеток млекопитающих, при этом наивысший приоритет отдается чистым популяциям иммунных клеток человека или мыши. Ядро синтеза гликанных массивов (D), расположенное в Исследовательском институте Скриппса, производит и собирает углеводные соединения (моносахариды, дисахариды и т.д.), белки, связывающие гликоны, и антигликановые антитела для распространения среди исследователей. Многие из этих реагентов были любезно предоставлены участвующими исследователями. Ядро D также синтезирует гликоны и печатает гликанный массив CFG (см. Ядро H ниже). Ядро геномных микромассивов (E), расположенное в Исследовательском институте Скриппса, анализирует образцы РНК, предоставленные исследователями, на специально разработанном чипе гликогенных генов, разработанном с использованием технологии Affymetrix. Чип содержит наборы зондов, предназначенные для мониторинга экспрессии примерно 2000 генов человека и мыши, включая гликозилтрансферазы, белки, связывающие гликоны, белки деградации гликона, белки межклеточного транспорта белков, транспортеры сахара, молекулы адгезии, интерлейкины, муцины, факторы роста, цитокины, хемокины и многое другое. Ядро трансгенных мышей (F), ранее располагавшееся в Исследовательском институте Скриппса, в настоящее время закрыто. С 2001 по 2009 год Ядро F сгенерировало 26 полных и условных нокаутных мышиных линий с дефицитом белков, связывающих гликоны, или гликозилтрансфераз. Все штаммы Ядра F в настоящее время архивируются в Региональном ресурсном центре мутантных мышей (MMRRC) при Калифорнийском университете в Дэвисе или в Лаборатории Джексона (Jax). В качестве услуги научному сообществу CFG по-прежнему поддерживает сайт в Functional Glycomics Gateway, чтобы помочь исследователям найти потенциальные источники нокаутных мышиных линий гликогенов. Ядро фенотипирования мышей (G), расположенное в Медицинском исследовательском институте Санфорда Бернхема, работает с участвующими исследователями-наставниками для оценки гистологии, гематологии, метаболизма, иммунологической функции и поведения мышиных линий, сгенерированных Ядром F, чтобы описать фенотипические результаты удаления одного или нескольких гликогенов. По усмотрению Подкомитета по мышам, Ядро G также иногда оценивает мышиные линии, предоставленные исследователями. Ядро взаимодействия белка и гликана (H), расположенное в Университете Эмори, анализирует лектины, антитела, антисыворотки, микроорганизмы или предполагаемые белки, связывающие гликоны, полученные исследователями из человеческих, животных и микробных источников, на гликанном массиве млекопитающих для определения специфичности к углеводам и идентификации специфических лигандов. Текущая версия массива (v4.1), разработанная и напечатанная Ядром D, содержит 465 различных гликонов.
Administrative Core (A), located at The Scripps Research Institute, supports the CFG steering committee, cores, and participating investigators, plans meetings and workshops, publishes a quarterly newsletter, facilitates resource requests, tracks CFG related publications, and writes progress reports to NIGMS. Core A also works closely with Core B to update and develop new content for the Functional Glycomics Gateway site. Bioinformatics Core (B), located at the Massachusetts Institute of Technology, is responsible for acquiring, storing, and disseminating all CFG related data and information. For this purpose, Core B works with Nature Publishing Group to develop the CFG's Functional Glycomics Gateway site. Here, Core B has constructed complex relational databases to integrate diverse data sets generated by the CFG scientific cores and participating investigators, as well as data sets from other public databases. To increase the usability of these databases, Core B collaborates with the scientific cores to develop bioinformatics tools for data mining and prediction
Analytical Glycotechnology Core (C), located at Imperial College London, offers mass spectrometry profiling of protein N and O linked glycans from mammalian cells, with highest priority given to pure populations of human or murine immune cells. Glycan Array Synthesis Core (D), located at The Scripps Research Institute, produces and collects carbohydrate compounds (monosaccharides, disaccharides, etc. ), glycan binding proteins, and anti glycan antibodies for distribution to investigators. Many of these reagents were generously contributed by participating investigators. Core D also synthesizes glycans for and prints the CFG glycan array (see Core H below)
Gene Microarray Core (E), located at The Scripps Research Institute, screens RNA samples provided by investigators on a custom designed glycogene chip array developed using Affymetrix technology. The chip contains probe sets designed to monitor the expression of approximately 2000 human and mouse genes, including glycosyltransferases, glycan binding proteins, glycan degradation proteins, intercellular protein transport proteins, sugar transporters, adhesion molecules, interleukins, mucins, growth factors, cytokines, chemokines, and more. Mouse Transgenics Core (F), formerly located at The Scripps Research Institute, is now closed. From 2001 to 2009, Core F generated 26 total and conditional knockout mouse lines deficient in glycan binding proteins or glycosyltransferases. All Core F strains are now archived at the Mutant Mouse Regional Resource Center (MMRRC) at the University of California, Davis or The Jackson Laboratory (Jax). As a service to the community, the CFG still maintains a site in the Functional Glycomics Gateway to help investigators locate potential sources of glycogene knockout mouse lines. Mouse Phenotype Core (G), located at the Sanford Burnham Medical Research Institute, works with participating investigator “mentors” to assess the histology, hematology, metabolism, immunological function, and behavior of Core F generated mouse lines in order to describe the phenotypic results of deleting one or more glycogenes. At the discretion of the Mouse Subcommittee, Core G also occasionally evaluates mouse lines provided by investigators. Protein Glycan Interaction Core (H), located at Emory University, analyzes investigator generated lectins, antibodies, antisera, microorganisms, or suspected glycan binding proteins of human, animal, and microbial origins on a mammalian glycan array to determine carbohydrate specificity and identify specific ligands. The current version of the array (v4.1), developed and printed by Core D, contains 465 different glycans.
Руководящий комитет
Управление CFG осуществляется руководящим комитетом, председателем которого является Джеймс К. Полсон, доктор философии, профессор Исследовательского института Скриппса и главный исследователь гранта CFG. Остальную часть комитета составляют еще одиннадцать экспертов в области гликомики и один научный сотрудник NIGMS. Пять подкомитетов осуществляют надзор за основными лабораториями и предоставляют руководящему комитету рекомендации относительно приоритетов в распределении ресурсов и развития технологий: подкомитет по биоинформатике, подкомитет по гликановым массивам/углеводным библиотекам, подкомитет по анализу гликанов, подкомитет по исследованиям на мышах и подкомитет по номенклатуре.
Ресурсы
Ресурсы и услуги CFG, описанные выше, предоставляются бесплатно исследователям, изучающим сложную биологию, определяющую взаимодействие белков, связывающих гликаны, и их лигандов при опосредовании клеточной коммуникации. Заявки на получение ресурсов можно подать, заполнив форму на веб-сайте Functional Glycomics Gateway. После получения заявки соответствующий директор ядра (core) рассматривает ее и связывается с исследователем, если необходима дополнительная информация. После того как директор ядра завершает рассмотрение заявки и определяет, может ли ядро ее выполнить, Руководящий комитет CFG рассматривает заявку для окончательного утверждения. Членство в CFG не требуется для получения ресурсов, но учреждение исследователя должно подтвердить свое согласие с соглашением CFG об обмене данными для завершения процесса подачи заявки на ресурсы.
Базы данных
Данные, полученные научными ядрами CFG на основе образцов, предоставленных руководителями проектов (PI), и данные, полученные исследователями в своих лабораториях с использованием ресурсов CFG, загружаются в базы данных CFG для распространения среди исследователей и научного сообщества. Специализированные базы данных для гликопротеиновых блоков (GBPs), структур гликанов и гликозилтрансфераз разработаны для интеграции данных и оценки прогресса в достижении общей цели. Самый простой способ поиска всей информации, связанной с CFG, – ввести ключевое слово (например, «галектин 1», «сиаловая кислота» и т.д.) или номенклатуру углеводов IUPAC в поисковое поле в верхней части Функционального портала гликомики.
Финансирование
В 2001 году CFG получил пятилетний грант на сумму 34 миллиона долларов США от NIGMS. В 2006 году этот грант был продлен еще на пять лет с дополнительным финансированием в размере 40,7 миллиона долларов. Финансирование по гранту завершилось 31 августа 2011 года. CFG ищет альтернативные источники финансирования для продолжения многих направлений деятельности CFG после окончания срока действия гранта.