Qabul qilingan maqola Mualliflar: Yang Yu va Martina Delbianko Iqtibos sifatida

2.1. N-bog'langan glikanlar
NMR spektroskopiyasi eritmadagi N-glikanlarning shakli va dinamikasini tushunish
uchun eng ko'p qo'llaniladigan usuldir . Shunga qaramay, ushbu oligomerlarning
murakkabligi strukturaviy tadqiqotlar uchun jiddiy qiyinchiliklarni keltirib chiqaradi.
Kashshof ishda CD2 glikoproteinini bezab turgan yuqori mannoz tipidagi N-glikan
domenining ([-(N asetilglyukozamin)2-(mannoz)5-8) uch o'lchovli tuzilishi aniqlandi.
[28] Namuna xitoylik hamster tuxumdon hujayralaridan olingan. orqali aniqlangan
geometrik cheklovlar
Glikanlarning konformatsiyasini bashorat qilish uchun ishonchli vositalarni ishlab
chiqish uchun bu omillarning barchasini hisobga olish kerak. Uglevodlar uchun
maxsus optimallashtirilgan kuch maydonlari mavjud va MD simulyatsiyalari
sezilarli darajada aniqroq bo'ldi.[15a, 25] Shunga qaramay, hisoblash bashoratlari
sintetik standartlar bilan doimiy tekshirishni talab qiladi. Bugungi kunga kelib, NMR
tahlili eng yaxshi yechimni taklif qildi, chunki skaler J-muftalar va qoldiq dipolyar
muftalar (RDC) nisbatan oson o'lchovlar va juda informatsiondir.[14a] Biroq,
glikanlarning o'ziga xos moslashuvchanligi ko'pincha o'rtacha 3D tuzilishga olib
keladi va hissalarni birlashtiradi. bir nechta konformatsion holatlardan.
Haqiqatan ham, suv molekulalararo vodorod aloqalarini osongina buzishi mumkin,
natijada juda moslashuvchan konformatsiyalar paydo bo'ladi va glikan-oqsil o'zaro
ta'sirida katta rol o'ynaydi. Solvatsiya jarayonini modellashtirish hisoblash
kimyogarlari uchun asosiy muammo bo'lib qolmoqda, bu bizning glikanlarning
konformatsiyasini ishonchli bashorat qilish qobiliyatini cheklaydi va ularning [21]
Bundan tashqari, bir nechta glikanlar ionlarni aniqlash
jarayonlariga ega. tavsifni yanada murakkablashtiradigan funksiyalar.
va aromatik halqaning p elektron zichligi ma'lum konformatsiyalarni
barqarorlashtirishga va bog'lanishni qo'llab-quvvatlashga qodir. Stereoelektron
effektlar ham glikanni tanib olishda rol o'ynaydi.[24]
Sterik o'zaro ta'sirlar asosan P dihedralga ta'sir qiladi, bu esa anti(r) konformerni
qo'llab-quvvatlaydi.[18] Elektron effektlar muayyan ÿ geometriyalarini targ'ib qilishi
mumkin (gauche effekti).[19] Gidroksil guruhlar orasidagi vodorod aloqalari
muayyan konformatsion holatlarni barqarorlashtirishi mumkin.[20] Suv glikanlarning
konformatsion erkinligiga katta ta'sir ko'rsatadi.
Ekzotsiklik kislorodli yakka elektron jufti va endotsiklik CÿO bog‘ining antibog‘lovchi
orbitali (s*) o‘rtasidagi giperkonjugatsiya ekzo-sin(F) konformatsiyasini (ekzo-
anomerik effekt) barqarorlashtiradi.[17]
N-glikanlar oligosakkaridlar bo'lib, N-glikozid bog'i orqali ajratilgan va membrana
bilan bog'langan oqsillar bilan kovalent bog'langan . Ular oqsillarni katlama,
saralash va tashishda markaziy rol o'ynaydi, shuningdek, hujayra va hujayra
o'zaro ta'sirida vositachilik qiladi.[26] N -glikanlarning kimyoviy tuzilishi xitobioza
(GlcNAcb1ÿ4GlcNAc)
va uchta mannoz birligidan tashkil topgan pentasaxarid
yadro motiviga ega. Ushbu yadro tuzilishiga biriktirilgan qoldiqlarga qarab, N-
glikanlar uchta asosiy toifaga bo'linadi: oligomannoz, kompleks va gibrid (2-rasm).
Muhim biologik roli tufayli ularning strukturaviy tahliliga ko'plab tadqiqotlar
bag'ishlangan.
10.1002/chem.202001370
Kimyo - Yevropa jurnali
3
Ushbu maqola mualliflik huquqi bilan himoyalangan. Barcha huquqlar himoyalangan.
Machine Translated by Google
T
a

---

4
Ushbu maqola mualliflik huquqi bilan himoyalangan. Barcha huquqlar himoyalangan.
10.1002/chem.202001370
Kimyo - Yevropa jurnali
Biologik tizimlarda N-glikanlarning heterojenligi tufayli ekstraksiya
qilingan N-glikanlar birikmalar aralashmasi sifatida mavjud bo'lib, bu
NMR cho'qqisini belgilashda noaniqlikka olib keladi. Bu sof va aniq
belgilangan glikanlarning etishmasligi struktura-funksionallikning
batafsil o'zaro bog'liqligiga to'sqinlik qiladi. Genetika muhandisligi
glikan strukturasini o'rganishni osonlashtiradigan vositalarni taqdim
etadi. Xamirturushdagi yuqori mannozli N glikanlarning biosintezi
endoplazmatik retikulumda sodir bo'ladi, bu erda Man9GlcNAc2 (M9) undeksaxarid hosil bo'ladi.
Olingan konformatsion ma'lumotlarni hisoblash orqali Mana1-6Man
qismidagi T shaklidagi rotamer (4a-rasm, qizil bog'lanish) MD
tomonidan tavsiya etilgan beshta asosiy konformator sifatida aniqlandi .
[30] Keyinchalik bu yondashuv oligomannoz tipidagi N-glikanlarning
tuzilishini qayta ko'rib chiqish uchun qo'llanildi (4b-rasm), [31] oldingi
kuzatishlarni glikan dinamikasi va eritmadagi moslashuvchanlikning
yanada miqdoriy tavsifi bilan qo'llab-quvvatladi. [32]
Ushbu usul yordamida murakkab turdagi N-glikanning to'rtta antennasi
ajratilishi mumkin va shu bilan misli ko'rilmagan aniqlikka ega ma'lumot
olindi. Har bir shaxsning ishtiroki
murakkab turdagi N-glikan (4a-rasm). Paramagnit ion tufayli kelib
chiqqan NMR signallarining siljishi natijasida 34 1H-NMR PCS paydo
bo'ldi, bu 30 Å oralig'ida atom-atom masofalariga talqin qilinishi mumkin.
To'yinganlik-o'tkazish farqi NMR (STD-NMR) tahlili shuni ko'rsatdiki,
glikan va oqsil o'rtasidagi o'zaro ta'sir ikkala komponentning kimyoviy
tabiatiga juda bog'liq va soddalashtirilgan mono-domenli modellardan
oldindan aytib bo'lmaydi. Lantanid teglari, shuningdek, glikan-oqsilni
tanib olishni tizimli o'rganish uchun ham ishlatilgan.[34]
NOE signallari glikan qo'llaridan biri GlcNAc1-GlcNAc2-Man3
trisaxaridiga o'ralgan strukturaviy modelni taklif qildi.
N-glikanlarning NMR tahlilidagi keyingi qiyinchiliklar signalning bir-
biriga mos kelishiga olib keladigan ko'p antennali psevdosimmetriyadan
kelib chiqadi. Bundan tashqari, NOE va skalyar muftalar faqat mahalliy
strukturaviy ma'lumotni beradi (5 Å gacha). Bir necha nanometr
o'lchamdagi N-glikanlar uchun uzoq masofali o'zaro ta'sirlarni
aniqlashga qodir bo'lgan tahlil usullari talab qilinadi. Paramagnit
lantanid ionlari kuchli kimyoviy siljishlarni, soxta kontaktli siljishlarni
(PCS) hosil qilishi va global geometrik ma'lumotlarni taqdim etishi
mumkin. A ning qaytaruvchi uchida lantanid-bog'lovchi teg biriktirilgan
N-glikanlar oqsillar bilan o'zaro ta'sir qilish orqali o'zlarining biologik
funktsiyalarini bajarishlari aniq bo'lsa-da , bu jarayonning strukturaviy
asoslari hali hal qilinmagan. Sintetik va analitik qiyinchiliklar tufayli
glikan-oqsil o'zaro ta'siri bo'yicha ko'pchilik tadqiqotlar tabiiy
glikanlarning bo'laklariga asoslangan. Shunga qaramay, tabiiy N-
glikanlarning bog'lanish harakati glikan parchalaridan ekstrapolyatsiya
qilinishi mumkin degan taxmin noto'g'ri bo'lishi mumkin. Kimyoviy
sintez va NMR texnologiyalaridagi so'nggi yutuqlar bilan tabiiy
kompleks tipidagi N-glikanlarning turli lektinlar bilan bog'lanish
sxemasini diqqat bilan o'rganish mumkin. Sintetik N glikanlar to'plami ,
shu jumladan bir nechta kichik bo'laklar sintez qilindi. [33]
Keyinchalik, a-mannosidaza natijasida Man8GlcNAc2 (M8B)
dekasaxarid hosil bo'ladi , keyinchalik u keyingi strukturaviy o'zgarishlar
uchun Golji apparatiga o'tkaziladi. Ushbu yo'nalishdagi o'ziga xos
fermentlarni kodlaydigan genlarni nokaut qilish orqali M9 va M8B
haddan tashqari ifodalangan va izolyatsiya qilingan (3-rasm). Bundan
tashqari, xamirturushga 13C etiketli glyukozani berish orqali izotopik
etiketkaga erishish mumkin, bu NMR tahliliga katta yordam beradi.
Ushbu yondashuvdan so'ng, mannozning tashqi novdalari (D2 va D3)
CD2 da yuqorida qayd etilgan yuqori mannoza tipidagi glikanlar uchun
kuzatilganiga o'xshab, yadro zanjiriga qaytib buklanganligi tasdiqlandi.
Shunisi e'tiborga loyiqki, M9 bilan solishtirganda, M8B uchun sezilarli
darajada farq qiladigan NOE tarmog'i va yaxshilangan orqa katlama
kuzatildi (3-rasm). [29]
tanib olishda N-glikan filiali PCS asosida tasvirlangan (5-rasm).
Paramagnit NMRdan foydalanish ko'p antennali N-glikanlarning
konformatsiyasini va ularning tuzilishini o'rganishda ham qo'llanilgan.
yadro. 13C-NMR cho'qqisining kengliklarini taqqoslash oqsil bilan
o'zaro ta'sirlashganda N-glikanning moslashuvchanligini yoritib beradi .
Bu natijalar shuni ko'rsatdiki, N-glikan CD2 ning CD58 qarshi
retseptorlari bilan bog'lanishiga bevosita vositachilik qilmaydi, chunki
N-glikan CD2 ning bog'lanish joyiga teskari yo'nalishda yo'naltirilgan.
Buning o'rniga, bu N-glikanning asosiy roli CD2 ning katlamini
barqarorlashtirish, beshta lizin qoldig'idan kelib chiqadigan musbat
zaryadlarning energiya jihatidan noqulay klasterini muvozanatlashdir.
NOE tarmog'i. D2 va D3 novdalari yana asosiy zanjirga buklanadi. YO'Q
Mana1-6Man qismidagi rotamer (qizil rishta) asosiy sifatida aniqlandi
Shakl 3. Oligomannoz tipidagi N-glikan M9 va M8B ning kimyoviy tuzilishi va
uchun aniqlangan signallar: ikkala M9 va M8B (qizil chiziqlar), faqat M9 (ko'k chiziqlar), faqat M8B
(yashil chiziqlar).