글리콤
1. 개요
글리콤은 글리칸 분석에 사용되는 다양한 도구와 기술을 설명하는 문서이다. 여기에는 고해상도 질량 분석법(MS) 및 고성능 액체 크로마토그래피(HPLC), 다중 반응 모니터링(MRM), 어레이 기반 기술, 글리칸의 대사 및 공유 표지, 그리고 당단백질 연구 도구 등이 포함된다. 이러한 기술들은 글리칸의 구조와 기능을 연구하고, 바이오마커를 발굴하는 데 사용된다.
| 종류 | 대사체 |
|---|---|
| 설명 | 생물체 내의 모든 당(유리 또는 결합)의 완전한 집합 |
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체학 -
화학유전체학
화학유전체학은 활성 화합물을 탐침으로 사용하여 단백질체 기능 특성화를 수행하고 표적과 약물 발견을 통합하는 전략으로, 저분자 화합물과 단백질 간 상호 작용으로 유도되는 표현형 분석을 통해 단백질과 분자적 사건 간의 연결을 밝히며 신약 개발 등 다양한 분야에 응용된다. -
체학 -
기능유전체학
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탄수화물 -
단당류
단당류는 (CH₂O)ₓ 화학식을 가지는 더 이상 가수분해되지 않는 가장 기본적인 형태의 탄수화물로, 탄소 원자 수에 따라 분류되고 알데히드기 또는 케톤기를 가지며, 수용액 상태에서 고리형 구조를 형성하는 경향이 있고, 포도당, 리보스, 데옥시리보스 등이 대표적인 예이다. -
탄수화물 -
소당류
소당류는 2~10개의 단당류로 구성된 탄수화물로, 당단백질 및 당지질 형성에 중요하며 세포 인식, 혈액형 결정, 세포 부착 등의 생리적 기능과 모유 올리고당과 같은 기능성 물질로 활용된다.
2. 글리콤 연구에 사용되는 도구
글리칸 분석에는 다음과 같은 기술들이 사용된다:
* 질량 분석법 (MS) 및 고성능 액체 크로마토그래피 (HPLC): 글리칸 부분을 표적에서 효소나 화학 물질로 절단하여 분석한다.
* 다중 반응 모니터링 (MRM): 대사체학 및 단백체학에서 널리 사용되며, 글리칸 바이오마커 연구 및 발굴에 적합하다.
* 어레이 기반 기술: 렉틴 및 항체 어레이는 글리칸을 포함하는 많은 샘플을 빠르게 스크리닝할 수 있게 해준다. 이 방법은 자연적으로 발생하는 렉틴 또는 인공 단일클론 항체를 사용하며, 둘 다 특정 칩에 고정되어 형광 당단백질 샘플과 함께 배양된다.
* 글리칸의 대사 및 공유 표지: 당질 구조를 감지하는 방법으로, 당질의 체외 및 체내 이미징에 사용된다.
* X선 결정학 및 핵자기 공명(NMR) 분광법: 복합 당사슬의 구조 분석에 사용되지만 복잡하다.
* 크로마토그래피 및 전기영동: 검사 시료의 순도를 얻는 데 사용된다.
2.1. 고해상도 질량 분석법 (MS) 및 고성능 액체 크로마토그래피 (HPLC)
가장 일반적으로 사용되는 방법은 글리칸 부분을 표적에서 효소적으로 또는 화학적으로 절단하여 분석하는 MS와 HPLC이다. 당지질의 경우, 지질 성분을 분리하지 않고 직접 분석할 수 있다.
당단백질에서 유래한 N-글리칸은 당의 환원 말단을 형광 화합물로 태깅한 후(환원 라벨링) 고성능 액체 크로마토그래피(역상, 정상상 및 이온 교환 HPLC)로 일상적으로 분석된다. 최근 몇 년 동안 2-아미노벤즈아미드(AB), 안트라닐산(AA), 2-아미노피리딘(PA), 2-아미노아크리돈(AMAC) 및 3-(아세틸아미노)-6-아미노아크리딘(AA-Ac) 등 다양한 라벨이 도입되었다.
O-글리칸은 일반적으로 라벨링을 방지하는 화학적 방출 조건 때문에 태그 없이 분석된다.
고성능 액체 크로마토그래피 (HPLC) 기기에서 분획된 글리칸은 구조와 순도에 대한 추가 정보를 얻기 위해 MALDI-TOF-MS(MS)로 추가 분석할 수 있다. 때로는 글리칸 풀을 사전 분획 없이 질량 분석법으로 직접 분석하기도 하지만, 등압 글리칸 구조 간의 구별은 더 어렵거나 항상 가능한 것은 아니다. 어쨌든, 직접적인 MALDI-TOF-MS 분석은 글리칸 풀을 빠르고 간단하게 설명할 수 있다.
최근 몇 년 동안, 질량 분석법과 온라인으로 결합된 고성능 액체 크로마토그래피가 매우 인기를 얻었다. 액체 크로마토그래피용 고 다공성 흑연 탄소를 고정상으로 선택하면 유도체화되지 않은 글리칸도 분석할 수 있다. 여기서 검출은 질량 분석법으로 수행되지만, MALDI-MS 대신 ESI가 더 자주 사용된다.
2.2. 다중 반응 모니터링 (MRM)
다중 반응 모니터링(MRM)은 대사체학 및 단백체학에서 널리 사용되어 왔지만, 높은 감도와 넓은 동적 범위에 걸친 선형 응답 특성으로 인해 글리칸 바이오마커 연구 및 발굴에 특히 적합하다. MRM은 삼중 사중극자(QqQ) 기기를 사용하여 수행되며, 첫 번째 사중극자에서 미리 결정된 전구 이온을 감지하고, 충돌 사중극자에서 조각화하고, 세 번째 사중극자에서 미리 결정된 단편 이온을 감지하도록 설정되어 있다. 이는 비주사 기술로, 각 전이가 개별적으로 감지되며 여러 전이의 감지가 듀티 사이클에서 동시에 발생한다. 이 기술은 면역 글리콤을 특성화하는 데 사용되고 있다.
2.2.1. 질량 분석법의 장단점
MS와 HPLC는 글리칸 부분을 표적에서 효소적 또는 화학적으로 절단하여 분석하는 데 가장 일반적으로 사용되는 방법이다. 당지질의 경우, 지질 성분을 분리하지 않고 직접 분석할 수 있다.
HPLC 기기에서 분획된 글리칸은 구조와 순도에 대한 추가 정보를 얻기 위해 MALDI-TOF-MS(MS)로 추가 분석할 수 있다. 때로는 글리칸 풀을 사전 분획 없이 MS으로 직접 분석하기도 하지만, 등압 글리칸 구조 간의 구별은 더 어렵거나 항상 가능한 것은 아니다. 어쨌든, 직접적인 MALDI-TOF-MS 분석은 글리칸 풀을 빠르고 간단하게 설명할 수 있게 한다.
최근 몇 년 동안, 질량 분석법과 온라인으로 결합된 고성능 액체 크로마토그래피가 매우 인기를 얻었다. 액체 크로마토그래피용 고 다공성 흑연 탄소를 고정상으로 선택하면 유도체화되지 않은 글리칸도 분석할 수 있다. 여기서 검출은 질량 분석법으로 수행되지만, MALDI-MS 대신 ESI가 더 자주 사용된다.
글리칸 분석에서 질량 분석법의 장점과 단점은 다음과 같다.
| 장점 | 단점 |
|---|---|
2.3. 어레이 기반 기술
렉틴 및 항체 어레이는 글리칸을 포함하는 많은 샘플의 고속 스크리닝을 제공한다. 이 방법은 자연적으로 발생하는 렉틴 또는 인공 단일클론 항체를 사용하며, 둘 다 특정 칩에 고정되어 형광 당단백질 샘플과 함께 배양된다.
기능성 당질체 컨소시엄 및 [http://www.zbiotech.com/ Z Biotech LLC]에서 제공하는 것과 같은 글리칸 어레이는 탄수화물 특이성을 정의하고 리간드를 식별하기 위해 렉틴 또는 항체로 스크리닝할 수 있는 탄수화물 화합물을 포함한다.
2.4. 글리칸의 대사 및 공유 표지
당질의 대사적 표지법은 당질 구조를 감지하는 방법으로 사용될 수 있다. 잘 알려진 전략은 아자이드로 표지된 당을 사용하는 것으로, 이는 슈타우딩거 반응을 사용하여 반응시킬 수 있다. 이 방법은 당질의 체외 및 체내 이미징에 사용되어 왔다.