جلايكوم

📅 آخر تحديث: ٢٩ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٩ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 1 صور
الموسوعة الحرة
يتكون الجليكوم من البروتينات السكرية والدهون السكرية .

الجليكوم هو المجموعة الكاملة لجميع السكريات ، سواء كانت حرة أو مرتبطة كيميائيًا في جزيئات أكثر تعقيدًا ، في الكائن الحي . ويمكن تعريفه أيضًا بأنه مجمل الكربوهيدرات في الخلية . قد يكون الجليكوم في الواقع أحد أكثر الكيانات تعقيدًا في الطبيعة . " علم الجليكوميات ، على غرار علم الجينوم وعلم البروتينات ، هو الدراسة المنهجية لجميع تراكيب الجليكان في نوع معين من الخلايا أو الكائنات الحية"، وهو فرع من علم الأحياء السكرية . [ 1 ]

تُستخدم مصطلحات " الكربوهيدرات " و" الجليكان " و" السكريات " و" السكريات " بشكل متبادل في هذا السياق، وتشمل السكريات الأحادية والسكريات قليلة التعدد والسكريات المتعددة ومشتقات هذه المركبات. تتكون الكربوهيدرات من "كربون مُمَيَّأ"، أي [CH₂O ] n. السكريات الأحادية هي كربوهيدرات لا يمكن تحللها إلى كربوهيدرات أبسط، وهي الوحدات البنائية للسكريات قليلة التعدد والسكريات المتعددة. السكريات قليلة التعدد هي سلاسل خطية أو متفرعة من السكريات الأحادية المرتبطة ببعضها البعض عبر روابط جليكوسيدية. يمكن أن يختلف عدد وحدات السكريات الأحادية. السكريات المتعددة هي جليكانات تتكون من سكريات أحادية متكررة، وعادةً ما يزيد طولها عن عشر وحدات من السكريات الأحادية. [ 2 ]

يتجاوز الغليكوم تعقيد البروتيوم نتيجةً للتنوع الهائل للكربوهيدرات المكونة له، ويزداد تعقيدًا بسبب التعدد الهائل في احتمالات تركيب الكربوهيدرات وتفاعلها مع بعضها البعض ومع البروتينات . "إن طيف جميع بنى الغليكان - الغليكوم - هائل. ففي البشر ، يفوق حجمه بأضعاف مضاعفة عدد البروتينات التي يشفرها الجينوم، والتي يمثل واحد بالمئة منها بروتينات تُكوّن أو تُعدّل أو تُحدد موقع أو ترتبط بسلاسل السكر، المعروفة باسم الغليكانات." [ 3 ]

السطح الخارجي للخلية عبارة عن بحر من الدهون مع عدد هائل من جزيئات السكر، يرتبط العديد منها بالبروتينات أو الدهون أو كليهما، وتتفاعل هذه الجزيئات مع جزيئات خارج الخلية، وهي ضرورية للتواصل بين الخلايا وتماسكها. يقول جيمي مارث، الباحث في معهد هوارد هيوز الطبي بجامعة كاليفورنيا في سان دييغو : "السكريات هي مُعدِّلات بيولوجية طبيعية. لا تُفعِّل السكريات العمليات الفيزيولوجية أو تُعطِّلها، بل تُعدِّل سلوك الخلية من خلال الاستجابة للمؤثرات الخارجية." [ 4 ]

الأدوات المستخدمة في أبحاث الجليكوم

فيما يلي أمثلة على التقنيات الشائعة الاستخدام في تحليل الجليكان: [ 5 ]

مطياف الكتلة عالي الدقة (MS) والكروماتوغرافيا السائلة عالية الأداء (HPLC)

أكثر الطرق شيوعًا هي مطياف الكتلة (MS) والكروماتوغرافيا السائلة عالية الأداء (HPLC )، حيث يتم فصل جزء الغليكان إما إنزيميًا أو كيميائيًا عن الهدف ثم يُخضع للتحليل. [ 6 ] أما في حالة الغليكوليبيدات، فيمكن تحليلها مباشرةً دون فصل مكون الليبيد.

تُحلل السكريات المرتبطة بالنيتروجين (N- glycans) من البروتينات السكرية بشكل روتيني باستخدام كروماتوغرافيا السائل عالي الأداء (HPLC) (الطور المعكوس، والطور العادي، وتبادل الأيونات) بعد وسم الطرف المختزل للسكريات بمركب فلوري (الوسم الاختزالي). [ 7 ] وقد طُرحت مجموعة واسعة من الوسوم المختلفة في السنوات الأخيرة، ومنها على سبيل المثال لا الحصر: 2-أمينوبنزاميد (AB)، وحمض الأنثرانيليك (AA)، و2-أمينوبيريدين (PA)، و2-أمينوأكريدون (AMAC)، و3-(أسيتيل أمينو)-6-أمينوأكريدون (AA-Ac). [ 8 ]

عادة ما يتم تحليل O- glycans بدون أي علامات، وذلك بسبب ظروف الإطلاق الكيميائي التي تمنع وضع العلامات عليها.

يمكن تحليل السكريات المفصولة من أجهزة كروماتوغرافيا السائل عالي الأداء (HPLC) باستخدام مطياف الكتلة MALDI -TOF-MS(MS) للحصول على معلومات إضافية حول بنيتها ونقائها. في بعض الأحيان، تُحلل مجموعات السكريات مباشرةً باستخدام مطياف الكتلة دون فصل مسبق، على الرغم من أن التمييز بين بنى السكريات المتساوية الكتلة يكون أكثر صعوبة، أو حتى غير ممكن دائمًا. على أي حال، يمكن أن يؤدي التحليل المباشر باستخدام MALDI -TOF-MS إلى توضيح سريع ومباشر لمجموعة السكريات. [ 9 ]

في السنوات الأخيرة، اكتسبت تقنية كروماتوغرافيا السائل عالي الأداء المقترنة مباشرةً بقياس الطيف الكتلي شعبيةً واسعة. وباستخدام الكربون الجرافيتي المسامي كطور ثابت في كروماتوغرافيا السائل، أصبح بالإمكان تحليل حتى السكريات غير المشتقة. ويتم الكشف هنا باستخدام قياس الطيف الكتلي، ولكن بدلاً من تقنية MALDI -MS، تُستخدم تقنية التأين بالرذاذ الإلكتروني ( ESI ) بشكلٍ أكثر شيوعًا. [ 10 ] [ 11 ] [ 12 ]

مراقبة التفاعلات المتعددة (MRM)

على الرغم من استخدام تقنية الرصد الانتقائي للتفاعلات المتعددة (MRM) على نطاق واسع في علم الأيض وعلم البروتينات، إلا أن حساسيتها العالية واستجابتها الخطية ضمن نطاق ديناميكي واسع تجعلها مناسبة بشكل خاص لأبحاث واكتشاف المؤشرات الحيوية للسكريات. تُجرى تقنية MRM باستخدام جهاز رباعي الأقطاب ثلاثي (QqQ)، والذي يُضبط للكشف عن أيون طليعي محدد مسبقًا في رباعي الأقطاب الأول، وأيون مجزأ في رباعي أقطاب التصادم، وأيون مجزأ محدد مسبقًا في رباعي الأقطاب الثالث. وهي تقنية غير ماسحة، حيث يُكشف عن كل انتقال على حدة، ويحدث الكشف عن انتقالات متعددة في وقت واحد ضمن دورات تشغيل محددة. تُستخدم هذه التقنية لتوصيف الجليكوم المناعي. [ 13 ] [ 14 ]

الجدول 1 : مزايا وعيوب مطياف الكتلة في تحليل السكريات

المزاياالعيوب
  • ينطبق على كميات العينات الصغيرة (نطاق الفيمتومول المنخفض)
  • مفيد لخلائط الجليكان المعقدة (إنشاء بُعد تحليلي إضافي).
  • يمكن تحليل جوانب الارتباط بواسطة تجارب مطياف الكتلة الترادفي (تحليل الغليكان الخاص بالجانب).
  • تحديد تسلسل الجليكان بواسطة تجارب مطياف الكتلة الترادفي.
  • أسلوب تدميري.
  • الحاجة إلى تصميم تجريبي مناسب.

المصفوفات

توفر مصفوفات الليكتين والأجسام المضادة فحصًا عالي الإنتاجية للعديد من العينات التي تحتوي على السكريات. تستخدم هذه الطريقة إما الليكتينات الموجودة بشكل طبيعي أو الأجسام المضادة وحيدة النسيلة الاصطناعية ، حيث يتم تثبيت كليهما على شريحة معينة وحضنهما مع عينة من البروتين السكري الفلوري.

تحتوي مصفوفات الجليكان، مثل تلك التي يقدمها اتحاد علم الجليكوميات الوظيفية وشركة Z Biotech LLC ، على مركبات كربوهيدراتية يمكن فحصها باستخدام الليكتينات أو الأجسام المضادة لتحديد خصوصية الكربوهيدرات وتحديد الروابط.

الوسم الأيضي والتساهمي للسكريات

يمكن استخدام الوسم الأيضي للسكريات كطريقة للكشف عن بنيتها. تتضمن إحدى الاستراتيجيات المعروفة استخدام السكريات الموسومة بالأزيد، والتي يمكن تفاعلها باستخدام ربط ستودينجر . وقد استُخدمت هذه الطريقة للتصوير المختبري والحيوي للسكريات.

أدوات للبروتينات السكرية

يُعدّ علم البلورات بالأشعة السينية وطيف الرنين المغناطيسي النووي (NMR) مجالًا صعبًا ومعقدًا لتحليل البنية الكاملة للسكريات المعقدة. ومع ذلك، فقد كشفت بنية موقع الارتباط للعديد من الليكتينات والإنزيمات والبروتينات الأخرى المرتبطة بالكربوهيدرات عن تنوع واسع في الأسس البنيوية لوظيفة الجليكوم. وقد تم التحقق من نقاء عينات الاختبار من خلال تقنيات الاستشراب ( مثل استشراب التقارب ) والرحلان الكهربائي التحليلي ( مثل الرحلان الكهربائي على هلام متعدد الأكريلاميد ، والرحلان الكهربائي الشعيري ، والرحلان الكهربائي التقاربي ، وغيرها).

انظر أيضاً

المصادر والملاحظات

  1. ↑ مطبعة مختبر كولد سبرينغ هاربور، أساسيات علم الأحياء السكرية، الطبعة الثانية
  2. ↑ أساسيات علم الأحياء السكرية
  3. ↑ فريز، هدسون هـ. (2006-07-01). "العيوب الوراثية في الجليكوم البشري" . مجلة نيتشر ريفيوز جينيتكس . 7 (7): 537-551 . doi : 10.1038/nrg1894 . ISSN 1471-0056 . PMID 16755287 .  
  4. ↑ تريفيدي، بيجال ب. (14 مايو 2001). "مشروع الجليكوم - اقتراح مُغلّف بالسكر" . شبكة أخبار الجينوم. مؤرشف من الأصل في 25 مايو 2022.
  5. ↑ أساسيات علم الأحياء السكرية ( الطبعة الثانية). مطبعة مختبر كولد سبرينغ هاربور. 2009. ISBN  9780879697709.
  6. ↑ وادا ي، آزادي ب، كوستيلو سي إي، وآخرون (أبريل 2007). "مقارنة طرق تحليل السكريات المرتبطة بالبروتينات السكرية - دراسة متعددة المؤسسات ضمن مبادرة HUPO لعلم السكريات/البروتيوم للأمراض البشرية" . علم السكريات . 17 (4): 411-22 . doi : 10.1093/glycob/cwl086 . PMID 17223647 .  
  7. ↑ هاسي إس، إيكيناكا تي، ماتسوشيما واي (نوفمبر 1978). "تحليل بنية السكريات قليلة الوحدات عن طريق وسم السكريات الطرفية المختزلة بمركب فلوري". مجلة بحوث الكيمياء الحيوية والفيزياء الحيوية ، 85 (1): 257-263 . doi : 10.1016/S0006-291X(78)80037-0 . PMID 743278 . 
  8. ↑ بابست م، كولاريتش د، بولتل ج، وآخرون (يناير 2009). "مقارنة العلامات الفلورية للسكريات قليلة الوحدات وتقديم طريقة جديدة للتنقية بعد وضع العلامات". مجلة الكيمياء الحيوية التحليلية 384 (2): 263-273 . doi : 10.1016/j.ab.2008.09.041 . PMID 18940176 .  
  9. ↑ هارفي دي جيه، باتمان آر إتش، بوردولي آر إس، تايلدسلي آر (2000). "تأين وتفتيت السكريات المعقدة باستخدام مطياف كتلة رباعي الأقطاب ذي زمن طيران مزود بمصدر أيونات بتقنية التأين/الامتزاز الليزري بمساعدة المصفوفة". مجلة الاتصالات السريعة في مطياف الكتلة . 14 (22): 2135-2142 . رمز Bibcode : 2000RCMS...14.2135H . doi : 10.1002/1097-0231(20001130)14:22 < 2135::AID-RCM143 > 3.0.CO ; 2-# . PMID 11114021 . 
  10. ↑ شولز، ب. ل.؛ باكر، ن. هـ.؛ كارلسون، ن. ج. (ديسمبر 2002). "تحليل مصغر للسكريات قليلة الوحدات المرتبطة بالأكسجين من البروتينات السكرية والميوسينات المفصولة بالرحلان الكهربائي الهلامي". مجلة الكيمياء التحليلية . 74 (23): 6088-97 . doi : 10.1021/ac025890a . PMID 12498206 . 
  11. ↑ بابست م، بونديلي جيه إس، ستادلمان جيه، ماخ إل، ألتمان إف (يوليو 2007). "الكتلة + زمن الاحتفاظ = البنية: استراتيجية لتحليل N-جليكانات بواسطة كروماتوغرافيا السائل بالكربون المقترنة بمطياف الكتلة بالترذيذ الأيوني الكهربائي وتطبيقها على N-جليكانات الفيبرين". مجلة الكيمياء التحليلية . 79 (13): 5051-5057 . doi : 10.1021/ac070363i . PMID 17539604 . 
  12. ↑ روهاك إل آر، ديلدر إيه إم، ووهر إم (مايو 2009). "تحليل السكريات قليلة الوحدات باستخدام كروماتوغرافيا السائل الكربوني المُجرافيت - مطياف الكتلة" . مجلة الكيمياء التحليلية الحيوية . 394 (1): 163-174 . doi : 10.1007/s00216-009-2664-5 . PMID 19247642 . 
  13. ↑ مافيراكيس إي، كيم ك، شيمودا م، غيرشوين م، باتيل ف، ويلكن ر، رايشودري س، روهاك إل آر، ليبريلا سي بي (2015). "السكريات في الجهاز المناعي ونظرية السكريات المتغيرة في المناعة الذاتية" . مجلة المناعة الذاتية . 57 (6): 1-13 . doi : 10.1016 / j.jaut.2014.12.002 . PMC 4340844. PMID 25578468 .  
  14. ↑ فلاورز، سارة أ.؛ علي، لياقت؛ لين، كاثرين س.؛ أولين، ماغنوس؛ كارلسون، نيكلاس ج. (2013-04-01). "مراقبة التفاعل الانتقائي للتمييز بين متماثلات السكريات O-glycans الأساسية 1 المكبرتة وغير المكبرتة من بروتين MUC7 اللعابي في التهاب المفاصل الروماتويدي، وتحديد كميتها النسبية" . علم البروتينات الجزيئي والخلوي . 12 (4): 921-931 . doi : 10.1074/mcp.M113.028878 . ISSN 1535-9484 . PMC 3617339. PMID 23457413 .   

للمزيد من القراءة