Glicobiologia

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La glicobiologia, nel senso più ampio del termine, è lo studio della struttura, della biosintesi e della biologia degli zuccheri e dei glicani, ampiamente diffusi in natura. [1] [2] Gli zuccheri sono componenti essenziali di tutti gli organismi viventi, e i vari ruoli che rivestono in biologia sono oggetto di studio in diversi campi della medicina, della biochimica e delle biotecnologie.

Storia[modifica | modifica wikitesto]

Il termine glicobiologia è stato coniato nel 1988 per riconoscere la crescente integrazione tra la biochimica e la chimica dei carboidrati.[3] Questa unificazione è stato un risultato di una maggiore comprensione del ruolo dei glicani nella biologia molecolare e della cellula. Tuttavia, già nel XIX secolo Emil Fisher fece sforzi pioneristici per stabilire la struttura molecolare di alcuni zuccheri fondamentali.

Glicoconiugati[modifica | modifica wikitesto]

Gli zuccheri possono essere collegati ad altri tipi di molecola biologica per formare glicoconiugati. Il processo enzimatico di glicosilazione crea zuccheri/saccaridi legati a se stessi e ad altre molecole dal legame glicosidico, producendo così glicani. Glicoproteine, proteoglicani e glicolipidi sono i glicoconiugati più abbondanti nelle cellule dei mammiferi. Si trovano prevalentemente sulla parete cellulare esterna e nei fluidi secreti. I glicoconiugati hanno dimostrato di essere importanti nelle interazioni tra cellule per la presenza sulla superficie cellulare di vari glicani recettori di legame oltre ai glicoconiugati stessi.[4][5] In aggiunta alla loro funzione nel ripiegamento delle proteine e legami cellulare, i glicani, legati grazie a un legame N-glicano, a una proteina sono grado di modulare la funzione della proteina, in alcuni casi agiscono come un interruttore.

Le difficoltà nello studio delle strutture di zucchero[modifica | modifica wikitesto]

Parte della variabilità vista nelle strutture saccaridi è perché le unità di monosaccaridi possono essere accoppiate tra loro in molti modi diversi, in contrasto con gli amminoacidi delle proteine o dei nucleotidi nel DNA, che sono sempre accoppiati insieme in modo standard. [6]lo studio di strutture di glicani è complicata ulteriormente dalla mancanza di un modello diretto per la loro biosintesi, contrariamente al caso della proteine in cui la sequenza aminoacidica è determinata dal loro gene corrispondente.[7]

Glicani sono prodotti genici secondari e quindi vengono generati dall'azione coordinata di molti enzimi nei compartimenti subcellulari di una cellula. Poiché la struttura di un glicano può dipendere l'espressione genica, l'attività e l'accessibilità dei vari enzimi biosintetici, non è possibile utilizzare la tecnologia del DNA ricombinante per produrre grandi quantità di glicani per studi strutturali e funzionali come per le proteine.

Strumenti e tecniche per la previsione della struttura di glicani[modifica | modifica wikitesto]

Se usati congiuntamente, macchine accurate e programmi software avanzati, possono svelare il mistero delle strutture dei glicani. Una di queste tecniche è la spettrometria di massa, che utilizza tre unità principali: lo ionizzatore, analizzatore e rivelatore. Spettrometri di massa Fast Atom Bombardment (FAB) sono strumenti potenti per della qualificazione di carboidrati complessi.

Note[modifica | modifica wikitesto]

  1. ^ (EN) Varki A, Cummings R, Esko J, Freeze H, Stanley P, Bertozzi C, Hart G, Etzler M, Essentials of glycobiology, Cold Spring Harbor Laboratory Press; 2nd edition, 2008, ISBN 0-87969-770-9.
  2. ^ (EN) Varki A, Cummings R, Esko J, Freeze H, Hart G, Marth J, Essentials of glycobiology, Cold Spring Harbor Laboratory Press, 1999, ISBN 0-87969-560-9.
  3. ^ (EN) Rademacher TW, Parekh RB and Dwek RA., Glycobiology, in Annu. Rev. Biochem., vol. 57, 1988, pp. 785–838, DOI:10.1146/annurev.bi.57.070188.004033.
  4. ^ Ma BY, Mikolajczak SA, Yoshida T, Yoshida R, Kelvin DJ, Ochi A, CD28 T cell costimulatory receptor function is negatively regulated by N-linked carbohydrates, in Biochem. Biophys. Res. Commun., vol. 317, nº 1, 2004.
  5. ^ Takahashi M, Tsuda T, Ikeda Y, Honke K, Taniguchi N, Role of N-glycans in growth factor signaling, in Glycoconj. J., vol. 20, nº 3, 2004.
  6. ^ Kreuger, J, Decoding heparan sulfate, 2001.
  7. ^ A unified vision of the building blocks of life, in 18758488, vol. 10, nº 9, 2008.

Collegamenti esterni[modifica | modifica wikitesto]

  • The Functional Glycomics Gateway, functionalglycomics.org. URL consultato il 12 luglio 2009. Portale aggiornato mensilmente, tratta di tutte le funzioni dei carboidrati in biologia, ed è una collaborazione tra la rivista Nature e il Consortium for Functional Glycomics.
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