糖生物学

从狭义上讲，糖生物学是对自然界中广泛分布的糖类（糖链或聚糖）的结构、生物合成和生物学的研究。 糖或糖类是所有生物的重要组成部分，它们在生物学中发挥的各种作用的各个方面在各种医学、生物化学和生物技术领域进行了研究。

根据牛津英语词典，Raymond Dwek 教授于 1988 年创造了特定术语糖生物学，以识别碳水化合物化学和生物化学这两个传统学科的结合。 这是对聚糖的细胞和分子生物学有了更深入了解的结果。 然而，早在 19 世纪晚期，Emil Fisher 就做出了开创性的努力，以建立一些基本糖分子的结构。 每年，糖生物学会都会授予 Rosalind Kornfeld 奖，以表彰她在糖生物学领域的终身成就。

糖可以连接到其他类型的生物分子以形成糖缀合物。 糖基化的酶促过程产生通过糖苷键与自身和其他分子连接的糖/糖类，从而产生聚糖。 糖蛋白、蛋白多糖和糖脂是哺乳动物细胞中发现的最丰富的糖缀合物。 它们主要存在于细胞外膜和分泌液中。 由于除糖缀合物本身外，细胞表面还存在各种聚糖结合受体，因此糖缀合物已被证明在细胞间相互作用中很重要。 除了它们在蛋白质折叠和细胞附着中的功能外，蛋白质的 N-连接聚糖还可以调节蛋白质的功能，在某些情况下充当开关。

糖组学类似于基因组学和蛋白质组学，是对给定细胞类型或生物体的所有聚糖结构的系统研究，是糖生物学的一个子集。

在糖结构中看到的部分变异性是因为单糖单元可以以许多不同的方式相互耦合，这与蛋白质的氨基酸或 DNA 中的核苷酸相反，它们总是以标准方式耦合在一起。 由于缺乏用于其生物合成的直接模板，聚糖结构的研究也变得复杂，这与蛋白质的情况相反，蛋白质的氨基酸序列由其相应的基因决定。

聚糖是二级基因产物，因此是由细胞亚细胞区室中许多酶的协调作用产生的。 由于聚糖的结构可能取决于不同生物合成酶的表达、活性和可及性，因此不可能像蛋白质那样使用重组 DNA 技术来生产大量聚糖用于结构和功能研究。

结合使用先进的分析仪器和软件程序，可以解开聚糖结构的神秘面纱。 目前用于聚糖结构注释和分析的技术包括液相色谱 (LC)、毛细管电泳 (CE)、质谱 (MS)、核磁共振 (NMR) 和凝集素阵列。

最广泛使用的技术之一是质谱法，它使用三个主要单元：电离器、分析器和检测器。

聚糖阵列，例如由 Functional Glycomics 和 Z Biotech LLC 提供的阵列，包含碳水化合物化合物，可以用凝集素或抗体筛选以确定碳水化合物特异性并识别配体。

MRM 是一种基于质谱的技术，最近被用于位点特异性糖基化分析。 尽管 MRM 已广泛用于代谢组学和蛋白质组学，但其在宽动态范围内的高灵敏度和线性响应使其特别适用于聚糖生物标志物的研究和发现。 MRM 在三重四极杆 (QqQ) 仪器上执行，该仪器设置为检测xxx个四极杆中的预定母离子、碰撞四极杆中的碎片离子和第三个四极杆中的预定碎片离子。 它是一种非扫描技术，其中每个转换都是单独检测的，并且多个转换的检测在占空比中同时发生。 该技术正用于表征免疫糖组。

已经上市的药物，如肝素、促红细胞生成素和一些抗流感药物，已被证明是有效的，并突出了聚糖作为一类新型药物的重要性。 此外，寻找新的抗癌药物正在为糖生物学开辟新的可能性。