糖生物學
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糖生物學（英語：Glycobiology），在最狹義的意義上是對自然界廣泛分佈的糖類（醣鏈或聚糖）的結構，生物合成和生物學的研究[1][2]。糖或糖類是所有生物的重要組成部分，在各種醫學，生物化學和生物技術領域被研究生物學中扮演各個角色。
聚糖
[編輯]生物大分子共分為四大類別：核酸、蛋白質、脂類、及糖類。聚糖（3）具有一定的特性，其分子結構千變萬化，既有低聚糖也有多聚糖、既可呈直線型又可呈枝狀結構，其單體可通過多種不同組合形式連接。
醣體
醣體代表生物體內的所有糖苷組合，它可歸屬於某個器官或某類細胞。醣體的複雜程度遠超蛋白質組，因為它是基本組成物質之間各式結構變化及多種連接結合的產物。
聚糖（4）
基於其分子內的羥基群在空間內的排列架構，單糖以多個立體異構體的形式呈現。羥基群的位置決定糖類分子間的連接性質。羥基可被羧基、氨基或N-乙酰基取代。
聚糖通常分為以下四大類別：
- 葡萄糖、半乳糖及果糖等單糖。該類別由單一分子構成，不能水解，呈晶體狀。
- 麥芽糖、乳糖及蔗糖等雙糖
- 低聚糖及多聚糖，是由糖苷鍵連接的重複單元，可形成鏈式或分支結構，通常可水解。
- 複雜型低聚糖，為非重複單元，通常與蛋白質或脂類結合。
聚糖這一分子類別此前僅被視作提供能量的結構性組分。直到近年來，人們才開始重視其在生命體內的結構和功能。如今已有研究表明，通過在細胞表面與脂類及蛋白質進行結合，聚糖可參與到細胞間傳遞活動中。正因為有了聚糖，蛋白質在細胞內的分配才得以有效控制，生命體中的各類細胞才會有所區隔。
醣體學
[編輯]「類似於基因組學和蛋白質組學的醣體學是對給定細胞類型或生物體的所有聚糖結構的系統研究」，並且它是糖生物學的一個子集 [3][4]。
糖結構研究中的挑戰
[編輯]在糖結構中看到的部分變異性是因為單糖單元可以以許多不同的方式彼此偶聯，與蛋白質的氨基酸或DNA中的核苷酸相反，它們總是以標準方式偶聯在一起[5]。 由於缺乏生物合成的直接模板，聚糖結構的研究也變得複雜，與蛋白質的情況相反，蛋白質的氨基酸序列由其相應的基因決定[6]。
聚糖是次級的基因產物，因此通過細胞亞細胞區室中許多酶的協同作用產生。 由於聚糖的結構可能取決於不同生物合成酶的表達，活性和可接近性，因此不可能使用重組DNA技術來產生大量用於結構和功能研究的聚糖，就像蛋白質一樣。
糖生物學與醫療（5）
[編輯]市場上現有的肝素、促紅血球生成素及一些抗流感方面的新型藥物已凸顯出聚糖的效用和重要性。此外，糖生物學更是為抗癌藥品的研發提供了全新的可能性（6）。各類對抗癌症、炎症以及傳染性疾病的方法如今已進入臨床試驗階段，可為現存治療方式提供支持和補充。儘管聚糖由於結構過於複雜而很難進行合成複製，但這一嶄新的研究領域在未來擁有巨大潛力。
糖生物學與皮膚
[編輯]糖生物學隨着近年來科技的不斷進步而得到深入研究，也令人們對其與皮膚老化問題的關聯有了更為明確的認知。
如今已有研究結果清楚表明，聚糖是皮膚的主要組成成分，並在維持皮膚的動態平衡方面起決定性作用。其主要影響包括：
- 在分子及細胞辨識過程中扮演關鍵角色：聚糖可停留在細胞表面以傳遞生理資訊（7）；
- 干預細胞的新陳代謝：合成、增殖、分化......
- 參與肌膚紋理構造。
作為皮膚活動必不可少的組成部分，聚糖在皮膚老化過程中將發生數量與質量上的雙重變化(8)。皮膚的運動及代謝功能將逐漸減緩，使肌膚暗沉、失去光澤。
參考文獻
[編輯]1. Varki A, Cummings R, Esko J, Freeze H, Stanley P, Bertozzi C, Hart G, Etzler M (2008). 《糖生物學要點》，[7] Laboratory出版社，第2版。ISBN 0-87969-770-9. http://www.ncbi.nlm.nih.gov/bookshelf/br.fcgi?book=glyco2 （頁面存檔備份，存於互聯網檔案館）.
2. Varki A, Cummings R, Esko J, Freeze H, Hart G, Marth J (1999). 《糖生物學要點》，Cold Spring Harbor Laboratory出版社。ISBN 0-87969-560-9. http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/bv.fcgi?rid=glyco.TOC&depth=2 （頁面存檔備份，存於互聯網檔案館）.
3. Rademacher TW, Parekh RB 及 Dwek RA. (1988). “糖生物学”，《生物化学年报》。.57 (1): 785–838. doi:10.1146/annurev.bi.57.070188.004033. PMID 3052290.
4. Olden K, Bernard BA, Humphries M及其他作者 (1985). 「醣蛋白聚糖的功能」，T.I.B.S., 2月, 78-82.
5. Pohlmann, 「糖生物學：醫學新武器？」，紀錄片，ZDF, 2007，43分鐘。http://video.google.com/videoplay?docid=-7663079290156002221# （頁面存檔備份，存於互聯網檔案館）
6. https://web.archive.org/web/20130530025337/http://falling-walls.com/lectures/peter-seeberger/
7. Faury, G.,Ruszova,E.,Molinari,J.,Mariko,B.,Raveaud,S.,Velebny,V.,Robert,L., 「L-鼠李糖作為識別人類真皮成纖維血凝素的信號傳感器」，Ca++流量調控及基因表達，《生物化學及生物物理學研究》，2008, 1780,1388–1394.
8. Jang-Hee Oh, Yeon Kyung Kim, Ji-Yong Jung, Jeong-eun Shin, Jin Ho Chung，「葡萄糖胺聚糖及相關蛋白聚糖於老年人皮膚之上的變化」，《實驗皮膚學》，2011.
參考文獻
[編輯]- ^ Varki A, Cummings R, Esko J, Freeze H, Stanley P, Bertozzi C, Hart G, Etzler M. Essentials of glycobiology. Essentials of Glycobiology (Cold Spring Harbor Laboratory Press; 2nd edition). 2008 [2014-12-08]. ISBN 0-87969-770-9. （原始內容存檔於2010-08-06）.
- ^ Varki A, Cummings R, Esko J, Freeze H, Hart G, Marth J. Essentials of glycobiology. Essentials of glycobiology (Cold Spring Harbor Laboratory Press). 1999 [2014-12-08]. ISBN 0-87969-560-9. （原始內容存檔於2007-10-24）.
- ^ Cold Spring Harbor Laboratory Press （頁面存檔備份，存於互聯網檔案館） Essentials of Glycobiology, Second Edition
- ^ Schnaar, RL. Glycobiology simplified: diverse roles of glycan recognition in inflammation.. Journal of leukocyte biology. June 2016, 99 (6): 825–38. PMC 4952015
. PMID 27004978. doi:10.1189/jlb.3RI0116-021R.
- ^ Kreuger, J. Decoding heparan sulfate. 2001 [2008-01-11]. （原始內容存檔於2021-01-09）.
- ^ Marth, JD. A unified vision of the building blocks of life. Nature Cell Biology. 2008, 10 (9): 1015–6. PMC 2892900 . PMID 18758488. doi:10.1038/ncb0908-1015.
- ^ Varki A, Cummings R, Esko J, Freeze H, Stanley P, Bertozzi C, Hart G, Etzler M. Cold Spring Harbor. 糖生物學要點. [2014-12-08]. （原始內容存檔於2010-08-06）.
外部連結
[編輯]- （英文）供應商糖綴合物、聚糖辨識蛋白 （頁面存檔備份，存於互聯網檔案館）
- （英文）功能糖組學網關 （頁面存檔備份，存於互聯網檔案館）. 每月更新的網絡資源，由「自然」和功能性糖組學聯盟合作。
- （英文）Carolyn Bertozzi 的研討會：「化學糖生物學」 （頁面存檔備份，存於互聯網檔案館）
- （英文）Emanual Maverakis; et al. Glycans in the immune system and The Altered Glycan Theory of Autoimmunity (PDF).
- http://www.healthcanal.com/medical-breakthroughs/22037-UGA-scientists-team-define-first-ever-sequence-biologically-important-carbohydrate.html （頁面存檔備份，存於互聯網檔案館）
