Glykokonjugáty - Ústav chemie přírodních látek

SACHARIDY A JEJICH KONJUGÁTY
Jitka Moravcová
Ústav chemie přírodních látek, VŠCHT Praha, Technická 5, 166 28 Praha 6,
e-mail: [email protected]
Obsah:
Úvod ........................................................................................................................................ 1
Typy interakcí sacharidů s proteiny ........................................................................................ 3
Glykolipidy.............................................................................................................................. 4
Glykoproteiny, proteoglykany a peptidoglykan ...................................................................... 9
Glykoproteiny.............................................................................................................................. 9
Proteoglykany............................................................................................................................ 12
Peptidoglykan ............................................................................................................................ 13
Biologická role sacharidů v glykoproteinech ............................................................................ 14
5. Interakce sacharidových epitopů s lektiny ............................................................................ 15
6. Taktika hledání analogů sacharidových epitopů ................................................................... 18
7. Závěr...................................................................................................................................... 20
8. Seznam použité literatury ...................................................................................................... 20
1.
2.
3.
4.
1. Úvod
Před zhruba 20 lety se zdálo, že téma sacharidy je vyčerpané a hlavní pozornost poutaly
nukleové kyseliny a proteiny. Nastala éra genetického inženýrství, klonování a sekvencování
genomů. Postupem času se zjistilo, že buněčné rozpoznávání a adhezi buněk nelze vysvětlit jen
pomocí těchto dvou kategorií sloučenin. Aby totiž skupina látek mohla zastávat funkci
informačního systému v živém organismu, musí splňovat několik požadavků: a) možnost
specifického kódování (informace musí být jednoznačná a musí být i dešifrovatelná s nízkou
pravděpodobností špatné interpretace); b) šifrovací aktivní sekce biomolekuly musí mít malou
velikost proto, aby její synthesa nebyla energeticky náročná; c) aktivní sekce musí být dobře
prostorově přístupná; d) typ kódovací sloučeniny musí mít dostatečný potenciál pro rychlé
strukturální změny.
Všechny tyto znaky efektivně pracujícího kódovacího systému vykazují sacharidy.
Jednoduché sacharidy jsou prakticky nevyčerpatelnou zásobárnou rozmanitých struktur, neboť
kupříkladu každá hexosa nabízí pět hydroxylových skupin jiné molekule sacharidu ke tvorbě
glykosidové vazby. Tak by 20 hexos mohlo teoreticky poskytnout 6,4 . 10 15 hexamerů, zatímco
20 aminokyselin pouze 1,4 . 107. Sacharidy jsou dále konformačně flexibilní, důležitá je zejména
volná rotace kolem glykosidové vazby, přitom ale jednotlivé konformery mohou mít různou
afinitu k vazebnému místu receptoru-dekodéru. Kromě lineárních oligomerů mohou tvořit i
rozvětvené struktury, což je vlastnost v biologickém systému zcela unikátní. Sacharidy jsou tedy
téměř ideální sloučeniny pro generování kompaktních jednotek s explicitními informačními
1
vlastnostmi. Za tímto účelem jsou v organismu vázány kovalentní vazbou na lipidy a proteiny
nebo peptidy a studiu těchto biookonjugátů se věnuje posledních dvacet let obrovská pozornost.
Sacharidy tvoří jen asi 1 % hmotnosti člověka, zatímco proteiny zhruba 15 % stejně jako
lipidy, 5 % je anorganických solí a zbytek je voda. Nepočítáme-li D-ribosu a 2-deoxy-D-ribosu,
je základních monosacharidů v lidském těle deset (Obr. 1), z nich kyselina neuraminová,
glukosamin a
D-galaktosamin
HO
OH
OH
se vyskytují ve formě svých N-acetylderivátů. Kyselina
HO
HO
O
O
O
OH
OH
OH
D-glukosa (Glc)
OH
D-galaktosa (Gal)
HO
HO
HO
O
OH
HO
OH
NHAc
N-acetyl-D-glukosamin
(GlcNAc)
R9
O
HO
OH
OH
HO
HO
D-
OH
HO
OH
D-xylosa (Xyl)
OH
L-fukosa (Fuc)
COOH
O
OH
OH
HO
N-acetyl-D-galaktosamin
(GalNAc)
O R8
OH
6
7
9 8
4 O
2 COOH
R5 NH
1
5 O
3
R4
O
R7
OH
OH
NHAc
O
O
COOH
OH
O
OH
HO
OH
OH
D-glukuronová
D-idouronová
kyselina (GluA)
kyselina (IdoA)
sialové kyseliny
7-O-acetyl
4-O-acetyl N-glykolyl
8-O-acetyl
9-O-laktyl 8-O-methyl
8-O-sulfát
9-O-acetyl
9-O-fosfát
R4,R5,R7,R8,R9 = H kyselina neuraminová
kyselina N-acetylneuraminová
N-acetyl
(NeuAc, Neu5Ac, NANA)
Obr. 1 Struktury základních monosacharidů lidského těla
neuraminová tvoří celou řadu dalších derivátů, které se nazývají společným názvem kyseliny
sialové a které ale u savců nejsou přítomny. Biosynthesa glykokonjugátů probíhá krok za
krokem v endoplasmatickém retikulu a Golgiho aparátu (Obr. 2). Exogenní monosacharidy
penetrují do buňky a jsou přeměněny do stavebních bloků, typicky do podoby
glykosylnukleotidů, které jsou dále transformovány na oligosacharidy a navázány na lipidickou
nebo proteinovou kostru. Těchto transformací se účastní celá řada glykosidas a
glykosyltransferas. Jakmile se glykokonjugáty dostanou na povrch buňky, slouží jako ligandy
pro receptory jiných buněk nebo pathogenů.
2
2. Typy interakcí sacharidů s proteiny
Jako receptory se pro interakce se sacharidy uplatňují především proteiny a to
prostřednictvím nevazebných interakcí, které mohou být typu vodíková vazba, asociace s kovy,
nepolární a nebo iontová
interakce. Důležité je, že
při
této
interakci
nedochází
k žádné
chemické
transformaci
sacharidu,
a
proto
se
netýká enzymů. Obecně
jsou
tyto
interakce
s monosacharidy slabé (Ka
103 až 104 M-1), pokud má
receptor
multifunkční
afinitu, může být interakce
s oligosacharidem silnější
(např.
tzv.
cluster
glycoside
effect,
který
projevují lektiny).
Vodíkové můstky.
Téměř nikdy se nejedná o
jeden isolovaný vodíkový
můstek, ale vždy o celou
Obr. 2 Biosynthesa glykokonjugátů
síť interakcí bidentálního
charakteru
s obecným
motivem NH…OH…O=C, které se účastní pobočné řetězce aminokyselin, jako jsou Asn, Asp,
Glu, Gln, Arg nebo His, a sacharidové hydroxylové skupiny i kyslík pyranosové kruhu (Obr. 3a).
Účast molekul vody je zcela obvyklá.
Asociace s kovy. Interakci nejčastěji zprostředkovává vápník a dále mangan (Obr. 3b).
V případě C-lektinů byla asociace s kovy přímo pozorována.
Komplementární kontakt nepolárních ploch. I když jsou sacharidy především polárními
sloučeninami, jsou schopny i nepolárních interakcí, neboť jedna ze stran molekuly sacharidu
bývá více hydrofobní než druhá v případě D-galaktosy je to strana B (jako strana A se označuje
ta strana, kde se atomy uhlíku počítají od nižšího k vyššímu ve směru pohybu hodinových
ručiček), která je například hydrofobnější než odpovídající B strana D-glukosy nebo D-mannosy,
3
protože konfigurace na atomu C-4 je L a hydroxylová skupina směřuje nahoru do strany A (Obr.
3c). Z toho důvodu je D-galaktosa skoro vždycky v nepolární interakci s aromatickým kruhem
vhodné aminokyseliny. Tento fakt ukazuje na důležitost interakce -elektronů s elektrony vazby
C-H. V případě oligosacharidů nastává dokonce interakce se dvěma pyranosovými kruhy a
molekula sacharidu je tak uzavřen mezi dvě plochy.
Iontová interakce. Uplatňuje se u nabitých sacharidů, tj. těch, které obsahují
aminoskupinu, glukuronovou nebo idouronovou kyselinu či kyseliny sialové, přičemž
karboxylová skupina je skoro vždy asociována s argininem. Tento typ interakce zodpovídá za
afinitu aminoglykosidových antibiotik.
HO
HO
Glu 193
Arg 151
Asn 232
HO OH
O
H
O
OH
Ca2+
H
O
O
H
OH
O
OH
OH
HH
O
HO
OH
H
OH
OH
a)
b)
Asn 187
c)
Obr. 3 Příklady interakcí monosacharidů s proteiny:
a) vodíkové můstky, b) asociace s kovem, c) hydrofobní interakce
3. Glykolipidy
Jsou součástí buněčných membrán a vyskytují se ve všech organismech. Po chemické
stránce je to heterogenní skupina amfifilních molekul, které mají jednu nebo více molekul
monosacharidů vázaných jako glykosidy na hydrofobní kostru acylglycerolu nebo ceramidu.
Jejich úkolem je přispívat ke stabilizaci a vyšší pevnosti membrán a rovněž se uplatňují
v buněčné komunikaci, při modulaci receptorů a nebo signální transdukci, diferenciaci,
proliferaci a onkogenezi.
4
Mezi glykolipidy prokaryotů se řadí hopanoidy, mykoláty, lipoteichové kyseliny,
lipoglykany,
lipopolysacharidy
a
sfingoglykolipidy.
Hopanoidy
jsou
glykosidy
s
rigidními pentacyklickými
OH OH
O
OH
OH R
OH
O
v membráně
pravděpodobně
vážou
cholesterol, a tím ji zpevňují
R = CH2OH, CH2NH2, COOH
HO OX O OX OOX O O PO (
O P O) O P O
n
O
O
O
O OH
X = H, glykosyl
HO
OH
a
aglykony
OH
(Obr. 4). Mykoláty jsou součástí
obálky
mykobakterií,
kde
fungují jako efektivní bariéra
O
O
OH
proti
pronikání
antibiotik
a
O
OH
chemotherapeutik. Po chemické
OR1
OR2 stránce jsou mykoláty estery
Obr. 4 Struktura hopanoidů a lipoteichových kyselin
peptidoglykanu
HO
(arabinogalaktanu)
s tzv.
mykolovými kyselinami (substituované -alkyl--hydroxymastné kyseliny). Lipoteichové
kyseliny v cytoplasmatické membráně grampozitivních bakterií obsahují charakteristický
alditol(glycerol)-fosfátový řetězec (Obr. 4). Lipoglykany jsou lineární nebo rozvětvené
polysacharidy vázané na glycerol a rovněž jsou fosforylovány. Protože se lipoteichové kyseliny a
lipoglykany nevyskytují současmě v jedné a téže baktérii, předpokládá se, že jejich funkce jsou
zaměnitelné. Lipopolysacharidy (LPS) jsou sloučeniny specifické pro gramnegativní bakterie,
kde
tvoří
vnější
povrch
vnější
membrány (Obr.
5).
Lipopolysacharidy (Obr.
obsahují lipidickou část (lipid A), která je obecně tvořena acylovaným
6)
-(16)-
aminodisacharidem, který může být fosforylován v poloze O-1 a O-4´. Lipid A je dále v poloze
O-6´glykosylován polysacharidem, který se skládá z tzv. heterooligosacharidu jádra a Ospecifického polysacharidu (S-forma LPS) nebo O-antigen chybí (R-forma LPS). Zatímco
struktura jádra je víceméně rigidní, je struktura O-antigenu variabilní a specifická. LPS jsou
endotoxiny, které vyvolávají u lidí a vyšších organismů septický šok. V USA se ročně vyskytne
500 000 případů sepse ročně, z nich 20 – 50% je smrtelných pokud se ovšem rozvine septický
šok, je úmrtnost 90 %.
5
O-antigen
lipopolysacharid
KDO
periplasmatický
prostor
peptidoglykan
lipid A
plasmatická membrána
Obr. 5 Buněčná obálka gramnegativní baktérie a struktura lipopolysacharidu
Sepse je černou můrou lékařů, neboť o ní platí beze zbytku sarkastické pořekadlo, že
operace se zdařila a pacient zemřel. Uvádí se, že úmrtí na sepsi v průběhu první světové války
bylo hojnější než úmrtí vyvolaná bezprostředně zraněním. Nositelem toxicity je lipid A, který
stimuluje hostitelskou buňku k nadprodukci endogenních mediátorů, např. cytokinů, které
v malém množství aktivují imunitní systém hostitele, ale ve velkém vyvolají horečku,
AbeOAc Glc GlcNAc
Man( Rha Gal Glc Gal )Gal
n
Glc
Hep
O
HO
HO
2-
HO
HO
Hep-OPO3
Hep
KDO KDO
O
O O
O
P O
O
O
NH
O
O
tachykardii, vysoký tlak a
následně
O
KDO
O
HO
O
O
O
HO
O
OH
O
O
HN
O
O
O P
OO
O
O
OH
HO
HO
HO
HO
OH
O
Hep
HO
OH
COOH
OH
O
HOOH
Abe
smrt
díky
nefunkčnosti všech orgánů
spojených
s krevním
oběhem. Pravděpodobnost
úmrtí
jasně
koreluje
s hladinou LPS v krevním
séru, např. pro Neisseria
meningitidis
koncentrace
800 ng/ml dává 50% naději
na přežití, zatímco hladina
vyšší než 10 000 ng/ml je
100%
smrtelná.
Některé
lipidy A jsou toxické méně
Obr. 6 Struktura LPS baktérie Sallmonela typhimurium
6
a slouží jako inspirativní
matrice pro návrh nových
léčiv. Celkem účinným zásahem do struktury
OMe
O
-O O
P O
O
-O
O
HO
O
O
HO O
NH
HO
O
O
HN
O
O
O - lipidu A je náhrada esterových vazeb za
O nehydrolyzovatelné vazby etherové a lipid
O P
OE5531 prochází klinickými zkouškami jako
antagonista lipidu A.
Glykosfingolipidy
gramnegativních
bakterií jsou formálně podobné LPS, neboť
jsou složeny z ceramidu (sfinganin acylovaný
E5531
mastnou
-glykosylovaného
kyselinou)
negativně nabitou pyranosou (Obr. 7). Pak tři
molekuly
strukturální
jednotku
odpovídající
lipidu
A.
Sfingolipidy vykazují i podobnou biologickou
aktivitu
jako
lipid
O
HO
HO
O
monomery
biologicky
neaktivní.
HO
O
Ukazuje se, že pravděpodobně existuje jakási
HO
jsou
představují
OH
ačkoliv
glykosfingolipidů
A,
glykosfingolipidů
H
N
HO
O
supramolekulární struktura glykosfingolipidů, která
je zodpovědná za jejich biologické a fyzikálně-
14
14
18
chemické vlastnosti.
Povrch buněk eukaryotů je potažen sacharidovou
vrstvou
a
tato
tzv.
z glykolipidů,
glukokalix
se
skládá
glykoproteinů
a
Obr. 7 Primární struktura glykosfingolipidu
Sphingomonas paucimobilis
O
galaktosyl
HO
HO
O
OH
O
mastná kyselina
HN
OH
sfingosin (sfinganin)
OH
Obr. 8 Struktura neutrálního galaktosylceramidu
glykosylaminglykanů.
Prominentní
základní
živočišných
strukturou
glykolipidů
je
ceramid,
jehož
aminoskupina je acylována mastnou
kyselinou
a
hydroxylová
skupina
glykosylována. Tento typ sloučenin se
nazývá glykosfingolipidy (Obr. 8) a objeveny byly ve 2. polovině 19. století. Podle struktury se
dělí na neutrální a kyselé, kterým negativní náboj dodávají sialové nebo uronové kyseliny a dále
sulfáty, fosfáty a fosfonáty mono- a oligosacharidů. Nacházejí se v nervovém systému a mozku,
příkladem je galaktosylceramid (Obr. 8) z mozku savců. Více glykosylované glykosfingolipidy
jsou ve všech tkáních a nazývají se podle oligosacharidového řetězce, např.: ganglio (-D-Gal-(17
3)--D-GalNAc-(1-4)--D-Gal-(1-4)-D-Glc-), neolakto (-D-Gal-(1-4)--D-GalNAc-(1-3)--DGal-(1-4)-D-Glc-), isoglobo (-D-GalNAc-(1-3)--D-Gal-(1-3)--D-Gal-(1-4)-D-Glc-) a další.
gangliosid GM2
gangliosid GM3
OH OH
OH OH
O
O
O
HO
O
OH
OH
NHAc
OH
O
HO
OH
HOOC
O
O
O
O
OH
HN
OH
O
( )
HO
( )16 12
O
OH
HO
AcNH OH
ceramid
NeuAc
glukosylceramid
Obr. 9 Struktura gangliosidu GM1, který je receptorem toxinu střevní cholery
Gangliosidy jsou kyselé glykosfingolipidy, které obsahují jednu nebo více sialových
kyselin v poloze O-3 nebo O-6 D-galaktosy nebo GalNAc kódovacího oligosacharidu (Obr. 9).
Řada z nich jsou antigeny krevních skupin, mohou vyvolat autoimunitní poruchu, modifikují
aktivitu funkčně naprosto rozdílných receptorů, např. gangliosid GM1 aktivuje nervový růstový
faktor. Gangliosidy se účastní adhezních procesů, kde představují vazebná místa pro toxiny, viry
OH OH
OH
OH
O
O
O
HO
O
OH
NHAc
HOOC
O
X
O
HO
OH
HO
AcNH OH
a bakterie, kdy se cukerná část
glykosfingolipidu váže na lektinový
receptor pathogenu.
Studie vztahu
COOtBu
struktura-aktivita vedly k objevení řady
COOtBu
látek použitelných jako léčiva, např.
látka X je účinným antagonistou právě
gangliosidu
GM1.
v metabolismu
gangliosidů
Poruchy
mají
obvykle fatální důsledky. Např. nedostatečná funkce hexosaminidasy A, která katalysuje
biodegradaci gangliosidů, vede ke genetickému onemocnění nazvanému Tay-Sachsova nemoc.
Nebezpečně vysoká koncentrace gangliosidu GM2 v nervových buňkách mozku pak způsobí
nevratné změny mentálních i fyzických schopností a dítě, které se zpočátku vyvíjí normálně, je
postiženo slepotou, hluchotou, později dochází k atrofii a paralýze veškerého svalstva. Postižené
dítě umírá obvykle kolem pátého roku věku.
Sfingolipidy jsou nezbytné pro správnou funkci lidské kůže, kde přispívají ke vzniku
permeační bariéry pro přenos vody. Tato bariéra je tvořena tenkou vrstvou tzv. keratinocytů, což
je vysoce organizovaná lipidová matrice volných mastných kyselin, cholesterolu a ceramidů.
8
Hlavním a charakteristickým ceramidem je fytosfingosin (D-ribo-4-hydroxysfingamin), který
tvoří až 40 % z obsahu ceramidů a má v poloze 4 ceramidu další hydroxylovou skupinu, jejímž
úkolem je pravděpodobně tvořit vodíkovou vazbu s molekulou vody, a tím ji ve struktuře kůže
zadržovat.
Mezi intenzivně studované glykolipidy patří glykosfingolipidy parazitů. Odhaduje se, že
1/3 světové populace trpí střevními parazity. Zvláštností je to, jak se parazit adaptuje na přežití,
neboť musí procházet během životního cyklu dramatickými změnami teploty, iontové síly, pH a
rovněž různými imunitními systémy. Zdá se, že glykolipidy jako integrální součást povrchu
parazita hrají důležitou roli v různých mechanismech nutných pro přežití. Hlísty využívají
molekulární mimikry, aby zabránily imunogennímu rozpoznání, a jsou-li poznány, snaží se
obejít svoje zničení tím, že se aktivně účastní imunoregulačního mechanismu. V prvé řadě
napodobují strukturu glykosfingolipidů hostitelského organismu, protože ty odpovídají za adhezi
buněk.
4. Glykoproteiny, proteoglykany a peptidoglykan
Jejich základní charakteristikou je kovalentní vazba sacharidů na peptid nebo protein.
Glykoproteiny
Jsou přítomny ve všech organismech a to jak v intracelulárním tak extracelulárním
prostoru i v buněčných membránách (enzymy, antibody, receptory, hormony, cytokiny,
strukturální proteiny). Jejich bohatým zdrojem je krevní sérum, které obsahuje více než 100
proteinů většinou glykosylovaných s výjimkou sérového albuminu. Glykoproteiny jsou
polymorfní, což je svázáno se strukturou sacharidů: protein může nést různé oligosacharidy na
stejném glykosylačním místě. Nejdříve převládal názor, že jde o náhodnou chybu při jejich
synthese, teď se ale prokázalo, že za srovnávacích podmínek je populace glykoforem
reprodukovatelná a regulovaná. Sacharidy v proteinech nemají jednotnou, unifikovanou funkci.
Obsah sacharidů je v nich různý pohybuje se od 1 hm% v kolagenu až po 99 hm% v glykogenu.
Škála struktur vázaných sacharidů je pestrá a pokrývá mono, di, lineární i rozvětvené oligo a
polysacharidy a jejich deriváty, a to i ve formě sulfátů nebo fosfátů. Nejčastěji jsou sacharidy
vázány jako O- a N-glykosidy, ojediněle rovněž jako C-glykosidy, a nebo přes
ethanolaminfosfát. Vazebným místem pro tvorbu N-glykosidů je asparagin a z jednoduchých
sacharidů se váže nejčastěji Glu, Rha nebo GalNAc. Pro vznik O-glykosidů jsou využívány
hydroxylové skupiny zejména serinu a threoninu, dále pak tyrosinu, hydroxyprolinu nebo
hydroxylysinu. Obvyklým vazebným místem je sekvence serin/threonin/prolin, které se říká
mucinová doména. Z jednoduchých sacharidů jsou obvykle navázány GalNAc, GlcNAc, Fuc,
Xyl, Glu, Gal, Man nebo Ara. Vazba přes ethanolaminfosfát využívá C-koncové aminokyseliny
9
proteinu a dává stabilní, orientované připojení sacharidů na membránu obvykle na
extracelulárním povrchu buňky. Toto spojení se nazývá glykosylfosfatidylinositolová (GPI)
kotva (Obr. 10).
O
H2N
protein
NH
O
-O P
O
HO
HO
HO
HO
O
OH
O
OH O
O
HO
HO
GalNAc
Man
ethanolaminfosfát
O OH
O
O
HO
Gal-Gal-Gal
Gal
OH O
OHOH
H2N
O
O
O
O P O
R1
O-
diacylglyceroly R2
ceramid
alkylacylglyceroly
mastné kyseliny
OH
Obr. 10 Minimální struktura GPI kotvy a některé strukturální variace
Daleko častěji než monosacharidy jsou na glykoproteiny vázány oligosacharidy a to v těch
nejrozmanitějších strukturách, jaké si dovedeme představit. Souborně se označují jako glykany.
N-Glykany
Obecným motivem struktury N-glykanů je stálý pentasacharid jádra, který je připojen na
asparagin (Obr. 11). Neskutečná diversita struktur N-glykanů má původ v tzv. tykadlových
(„antennae“) oligosacharidech, které mohou být lineární i rozvětvené a připojené k jádru až
v počtu pěti řetězců. Podle jejich struktury a způsobu připojení se rozeznávají čtyři základní
skupiny tykadel: oligomannosa, komplexní, hybridní a nejnovější typ obsahující D-xylosu.
Asn
Man(1-6)[Man(1-3)]Man(1-4)GlcNAc(1-4)GlcNAc(1-N)
pentasacharid jádra
O
O
O
O
tykadlové oligosacharidy
O O
O O
O
O
pentasacharid jádra
O
O
O
O
Obr. 11 Schematická struktura N-glykanů
10
Asn
První typ obsahuje buď od dvou do šesti -D-mannopyranosylových jednotek, nebo více
jednotek (až devět) v kombinaci s N-acetylglukosaminem a nebo až 100 – 200 jednotek jako
v případě kvasinek. Komplexní N-glykany neobsahují žádnou
D-mannosu
kromě té vázané
Skupina 1
Skupina 3
Gal(1-4)GlcNAc1
NeuNAc(2-3)Gal(1-3)GlcNAc1
Skupina 2
NeuNAc(2-6)Gal(1-4)GlcNAc1
NeuNAc(2-3)Gal(1-4)GlcNAc1
Gal(-3)Gal(1-4)GlcNAc1
Fuc(-2)Gal(1-4)GlcNAc1
Skupina 4
R- Gal(1-4)GlcNAc(1-3) Gal(1-4)GlcNAc1
n
R-Gal(1-4)GlcNAc(1-6)Gal(1-4)GlcNAc1
NeuNAc(2-6)0,1
Gal(1-3)GlcNAc1
Fuc(-4)
NeuNAc(2-3)Gal(1-3)GlcNAc1
Fuc(-4)
Gal(1-4)GlcNAc1
Fuc(-3)
NeuNAc(2-3)Gal(1-4)GlcNAc1
R- Gal(1-4)GlcNAc(1-3) n
NeuNAc(2-8) NeuNAc(2-3)Gal(1-4)GlcNAc1
n
Skupina 5
SO3-(3 nebo 4)Gal(1-4)GlcNAc1
NeuNAc(2-3)Gal(1-4)GlcNAc1
Fuc(-3)
Obr. 12 Nejčastější struktury komplexních N-glykanů. Šipka naznačuje připojení na pentasacharid jádra.
v jádře. Obě
D-mannosy
jádra jsou glykosylovány až na pěti místech disacharidem Gal(1-
4)GlcNAc (N-acetyllaktosamin) s výhradně -vazbou. Velice často je laktosaminová jednotka
dále substituována přes sialové kyseliny nebo přímo (Obr. 12). Oligosacharidy hybridních Nglykanů spojují základní charakteristiky obou předchozích skupin Man(1-6) jádra nese další
jednu nebo dvě molekuly D-mannosy a Man(1-3) má připojené jedno nebo dvě tykadlo typu,
která se objevují v komplexních glykanech. Poslední skupina obsahuje charakteristicky D-xylosu
vázanou na -D-mannosu jádra vazbou 1-2 a často má ještě (1-3)-vázanou L-fukosu na
GlcNAc(1-N). Struktura N-glykanového cukerného epitopu je specifická pro buňku a je
označována jako antigenní determinant. Jsou ve specifických cukerných epitopech jako např.
antigeny krevních skupin H, A a B, které jsou složkami sfingolipidů na povrchu erythrocytů.
Mají jen velmi malé rozdíly v určující struktuře tykadel, které ale mají dalekosáhlé důsledky.
Sérum jedinců s krevní skupinou A obsahuje protilátky anti-B, zatímco krevní skupina B má
protilátky anti-A. Skupina AB nemá protilátky žádné, neboť její erythrocyty nesou oba antigeny
A i B. Lidé s krevní skupinou O mají obě protilátky a jejich buňky neobsahují antigeny žádné.
Antigen H je prekurzorem oligosacharidů A a B a je přítomen na povrchu buněk krevní skupiny
O. Struktura sacharidových epitopů jednotlivých krevních skupin je následující:
H:
Fuc(1-2)Gal(1-3 nebo 4)GlcNAc; A:
4)GlcNAc; B:
11
GalNAc(1-3)[Fuc(1-2)]Gal(1-3 nebo
Gal(1-3)[Fuc(1-2)]Gal(1-3 nebo 4)GlcNAc.
O-Glykany
Tvoří rovněž velmi pestrou škálu cukerných motivů, které jsou navázány na
hydroxylovou skupinu serinu nebo threoninu. Dělí se na dvě základní skupiny: O-glykany
mucinového a nemucinového typu. První typ se nazývá mucinový proto, že byl poprvé
identifikován v hlenu, a obsahuje až dvacet monosacharidů vázaných prostřednictvím Nacetylgalaktosaminu. Formálně se O-glykany mucinového typu dělí na osm skupin podle
NeuNAc(2-6)
NeuNAc(2-3)
GalNAc(1-O)-Ser/Thr
0,1
Gal(1-3)
0,1
Gal(1-4)GlcNAc(1-3)Gal(1-3)GalNAc(1-O)
-Ser/Thr
vazba na další oligosacharidy za vzniku antigenových determinantů
sLex, Lex, Ley
Obr. 13 Struktury některých O-glykanů generovaných z Tn antigenu.
monosacharidů jádra (Gal, GalNAc, GlcNAc), na kterých jsou připojeny další tykadlové
sacharidy (nejčastěji Fuc a NeuNAc). Základní struktura, GalNAc(1-O)Ser/Thr, se nazývá Tn
antigen a od něho se odvozuje řada O-glykanů (Obr. 13). Obvykle tvoří klastry na krátkém úseku
peptidové sekvence Ser-Thr-Pro, které se taká říká mucinová doména. Důvodem je vyšší polarita
mucinové domény a snadnější sterický přístup. O-Glykany nemucinového typu zahrnují větší
výběr sacharidů jádra a místem glykosylace proteinu je opět hydroxylová skupina serinu nebo
threoninu. Struktura jádra může být např.: Fuc(1-O)Ser/Thr, Glc(1-O)Ser, GlcNAc((1O)Ser/Thr, naopak Mann(1-O)Ser/Thr není u savců běžná.
Rovněž O-glykany jsou pro organismus a jeho zdravotní stav velice důležité, neboť
nesou antigeny krevních skupin, ale i antigeny rakovinných buněk a jsou rozpoznávací doménou
pro buněčné interakce.Proteoglykany
Na proteiny jsou v nich vázány tzv. mukopolysacharidy, což jsou lineární
glykosaminoglykanové polymery, které mají v řetězci 15 až několik set základních
disacharidových jednotek. Vždy nesou záporný náboj a jejich základními jednotkami jsou Nsulfátovaný D-glukosamin (GlcNS), GlcNAc a GalNAc, které se střídají s Gal, D-glukuronovou
(GluA) nebo L-idouronovou (IdoA) kyselinou. Jsou zejména v pojivových tkáních, neboť tyto
mukopolysacharidy jsou vysoce hydratované molekuly. Asi nejznámější je heparin, který se
používá více než 60 let proti srážení krve, dále kyselina hyaluronová je součástí synoviální
tekutiny očního sklivce nebo dermatan-sulfát přítomný v kůži (Obr. 14). Řada onemocnění jako
je atherosklerosa, některé druhy rakoviny či Alzheimerova choroba se dávají do souvislosti
s abnormalitami v biosynthese a opracování proteoglykanu.
12
GlcA(1-3)GlcNAc(1-4)
OH
COO
*
IdoA(1-3)GalNAc(1-4)
O3 SO OH
O
O
O
O
n*
* HO
NHAc
-OH
COO
dermatan-sulfát
O
O HO
O
O
n*
NHAc
OH
hyaluronová kyselina
HO
OR
O
HO
*
IdoA(1-4)GlcNAc(1-4)
heparin (R = H) a heparin-sulfát (R = SO3-)
O
O
HO
OR
COO
HN
SO3- O
n
*
Obr. 14 Opakující se disacharidová jednotka některých mukopolysacharidů
Peptidoglykan
Je základním polymerem buněčných stěn gramnegativních i grampozitivních bakterií a
dříve se označoval jako
GlcNAc
NHAc
HO
O
O
O
OH
H3C
OH
O
O
O
NHAc
O
NHAc
HO
O
O
OH
H3C
Ala
murein. Jeho struktura má
MurNAc
tři
OH
O
O
O
charakteristické
O
NHAc
D-Ala
Xaa
D-Ala
D-Ala
Xaa
D-Ala
D-Glu
Ala
O
pentapeptidový
pobočný
D-Glu
D-Ala
řetězec a mezipeptidové
Xaa
D-Ala
můstky
D-Ala
Xaa
D-Ala
D-Glu
Všechny
15).
peptidoglykany
vázaný
CH3
O
(Obr.
obsahují střídavě (1-4)-
Ala
CH3
O
složky:
polysacharidovou matrici,
Ala
D-Glu
základní
O
N-
acetylglukosamin
a
N-
acetylmuramovou
kyselinu (MurNAc) a to
Obr. 15 Struktura peptidoglykanu grampozitivních a gramnegativních bakterií
v počtu 5 – 45 jednotek.
Struktura pentapeptidu je částečně proměnlivá, má obecnou sekvenci Ala--D-Glu-Xaa-D-Ala-DAla, kde Xaa je Lys pro grampozitivní nebo meso-diaminopimelová kyselina pro gramnegativní
bakterie.
13
Biologická role sacharidů v glykoproteinech
Asi je příhodné si znovu zopakovat, že žádná unifikovaná funkce sacharidů navázaných
na proteiny a peptidy není. Naopak mají řadu rozmanitých úkolů, z nichž některé jistě ani nejsou
ještě známy.

Vysoký obsah sacharidů v některých proteinech modeluje jejich fyzikálně-chemické
vlastnosti. Sialylace a sulfatace glykanů zvyšuje
HO
OH
O
HO
O
HO
OH
rozpustnost proteinů ve vodě. Proteoglykany se
OH
O
nacházejí v hlenovitých sekretech epitheliálních
buněk; chrání jejich povrch tím, že zadržují vodu
AcNH
O
a fungují jako lubrikanty. V mimobuněčném
Thr
prostoru způsobují elesticitu a zlepšují adhezi
Ala
buněk. Krásným příkladem změn fyzikálních
Ala n
vlastností
Obr. 16 Struktura protimrazového proteinu
jsou
protimrazové
glykoproteiny
antarktických ryb, které žijí stále ve vodě
s teplotou 0 oC (Obr. 16). Ukázalo se, že tento
glykoprotein způsobuje změnu tvaru ledových krystalků, které se vylučují jako malé drobné
jehličky.

Mají ochrannou a stabilizační funkci, dodávají proteinům vyšší tepelnou stabilitu.
V současné době se poněkud pochybuje o významu glykanů jako ochranné vrstvičce proti
rozpoznáváním proteasami nebo antibody. Mohou modulovat biologickou aktivitu a řada
glykosylovaných enzymů je aktivnější. Mohou mít vliv i na sekundární strukturu peptidů.

Nejdůležitější funkcí je jejich účast v řadě fyziologických a pathologických procesů, kde
slouží jako rozpoznávací markery. Tak se účastní adheze infekčních buněk na buňku
hostitelskou, zrání a směrování leukocytů, interakcí imunitního systému nebo tvorby a
diferenciace rakovinných buněk a jejich metastáz a dalších životně důležitých pochodů.
Porozumění tomu, jakými mechanismy sacharidy při těchto dějích vystupují, je velice důležité,
protože rozpoznávání je vždy první fázi onemocnění a cíleně zasáhnout v tomto okamžiku je
samozřejmě žádoucí. Obecně hledání inhibitorů tohoto děje sleduje dva základní motivy: aktivitu
proti biosynthese glykokonjugátů a nebo interferenci s glykokonjugáty v procesu rozpoznávání.
Přes obrovské úsilí vědců jsou zatím pokroky v hledání léčiv a vakcín na bázi sacharidů poněkud
problematické. Důvodů je několik. Prozatím chybí metodika porovnatelná se synthesou peptidů
na pevném nosiči, modifikace polyfunkčních molekul jsou vždy obtížné a drahé a sacharidy
obecně mají dosti nevhodné vlastnosti pro použití jako léčiva: jejich afinita k proteinům je nízká
a podávané orálně jsou inaktivní, protože jsou hydrolyzovány snadno enzymy in vivo. Mohou
být proto podávány pouze injekčně pro léčbu akutních symptomů, ale i tak mohou podléhat
14
ataku glykosidas např. v séru. Afinitu k proteinům zvyšují do jisté míry polyfunkční interakce.
Z uvedených důvodů je často výhodné nahradit sacharidy látkami, které napodobují jejich
strukturu a funkci v procesu rozpoznávání, ale které mají lepší stabilitu, specificitu, afinitu a
synthetickou dostupnost (viz dále).
Porozumění procesu rozpoznávání a definování role sacharidů je proto velice důležité.
Protože se na rozluštění sacharidového kódu účastní proteiny pomocí nevazebných interakcí, je
přirozeně studium těchto interakcí sacharidů s proteiny prvním nezbytným krokem. Výjimečné
místo patří v tomto směru interakcím s lektiny.
5. Interakce sacharidových epitopů s lektiny
Lektiny jsou proteiny, které vážou mono- a oligosacharidy reverzibilně a s vysokou
specifitou, ale současně nevykazují žádnou katalytickou aktivitu a narozdíl od antibodů nejsou
ani produktem imunitní reakce organismu. Každý lektin obsahuje typicky dvě nebo více domén
rozpoznávající sacharidy (tzv. carbohydrate recognition domain, CRD), jinými slovy jsou di- až
polyvalentní. Proto také, když reagují s buňkami, např. erythrocyty, nejenže vážou sacharidy na
jejich povrchu, ale vyvolávají i zesíťování buněk a jejich následné srážení, které se nazývá
aglutinace. Tato vlastnost je charakteristická a základní pro všechny lektiny. Lektiny mohou
stejným způsobem srážet polysacharidy nebo proteiny. Oba děje, aglutinace a srážení, jsou
inhibovány sacharidovými ligandy, pro které jsou lektiny specifické.
Lektiny, resp. receptory lektinového typu, jsou ve všech organismech, od virů a bakterií
přes rostliny až k živočichům a savcům. Tvoří heterogenní skupinu oligomerních proteinů, které
se liší velikostí, strukturou i stereochemií svých CRD domén, ale lze vystopovat jisté podobnosti
v sekvencích aminokyselin. Lektiny byly poprvé isolovány z rostlin, a to v roce 1919 z fazolí a
dnes známe v luštěninách již více než 100 zástupců. Velice známý a klasický je konkavalin A
z Canavalia ensiformis nebo toxin ricin z Ricinus communis. Je prakticky neuvěřitelné, že role
lektinů v rostlinách je dodnes prakticky neznámá. Základními metodikami studia interakcí
sacharidů s lektiny jsou NMR-spektrometrie, krystalografie, hmotnostní spektrometrie,
mikrokalorimetrie, počítačová chemie a zcela nová metodika surface plasmon resonance.
V dalším textu bude uveden základní přehled o lektinech z hlediska jejich specifity
k sacharidovým epitopům a funkce v živém organismu. Lektiny se formálně člení na jednoduché
a mozaikové. Jednoduché mají molekulovou hmotnost pod 40 kDa a vedle CRD mohou
obsahovat další domény. Patří sem všechny rostlinné a z živočišných lektinů jen galektiny (dříve
zvané S-lektiny). Mozaikové lektiny obsahují několik druhů vazebných míst, z nichž jenom
jedno má vlastnosti SRD. Patří sem virové hemoaglutininy na jedné straně a živočišné C-, P- a Ilektiny na straně druhé.
15
Galektiny
Tato rodina lektinů specifická pro -D-galaktosidy se obvykle nachází uvnitř buňky
v cytoplasmě a buněčném jádru, někdy ale jsou přítomny i na buněčném povrchu a
v extracelulárním prostoru. Galektiny mají afinitu i vůči -D-glukosidům a laktose. Předpokládá
se, že mají rozhodující roli při normálním rozvoji a dělení buněk. Zvýšená koncentrace
galektinu-3 přítomného na povrchu rakovinných buněk může být odpovědná za adhezi těchto
buněk v cílových orgánech, kroku nezbytném pro tvorbu metastáz. Inhibitory tohoto procesu
mohou mít účinky protimetastázové. Byly objeveny i protilátky proti galalektinům; např. sérum
pacientů s Hodgkinsovým sarkomem obsahovalo v 50 % případů protilátku proti galektinu-9,
zatímco sérum zdravých osob či osob postižených jiným nádorovým onemocněním žádné takové
protilátky neobsahovalo. Zdá se, že se otevírají nové therapeutické a diagnostické cesty i pro
galektiny.
C-Lektiny
Tato rodina lektinů vyžaduje pro interakci se sacharidy přítomnost vápenatého kationtu.
Dělí se na několik dalších podskupin.
Endocytické lektiny jsou receptory vázané v buněčné membráně např. v játrech, a mají
různou specifitu (Gal, GalNAc, Man, Fuc). V tradičním pojetí se považovaly za regulátory
sérových glykoproteinů, ale dnes je jisté, že jejich funkce je mnohem komplexnější. Např.
povrch makrofágů obsahuje lektinový receptor specifický pro D-mannosu a na něj se váže na Dmannosu bohatý glykan z povrchu bakterie, kterou makrofág usmrtí tzv. lektinofagocytosou.
Tento typ obrany, která není závislá na tvorbě protilátek, je znám jako součást vrozené imunity.
Selektiny zprostředkovávají adhezi cirkulujících leukocytů na výstelku cévních stěn, což
je první krok pro přenos leukocytů z cirkulačního systému a pro jejich další migraci do tkáně.
Rozpoznávacím epitopem je terminální tetrasacharid, sialyl-LewisX (sLex). L-selektin je
pověstný jako naváděcí receptor, je přítomen na všech leukocytech a zabezpečuje recirkulaci
lymfocytů tím, že je směruje do obvodových lymfatických uzlin. E- a P-selektiny jsou vytvářeny
na povrchu výstelky cévních stěn jen tehdy, jsou-li tyto buňky aktivovány mediátory (např.
interleukin-2) uvolňovanými ze tkáně jako odpověď na poranění, ischémii nebo infekci. Afinita
sLex je k různým selektinům různá, jak vyjadřují následující disociační konstanty (mM): Eselektin, 0,7; P-selektin, 8; L-selektin, 4.
P-Lektiny
Tyto lektiny jsou specifické pro rozpoznávání
D-mannosa-6-fosfátu
a slouží pro
nasměrování lysosomálních enzymů na místo určení. Pokud nemá enzym tento sacharidový
epitop, pak není P-lektiny rozpoznán a je vyloučen do mimobuněčného prostoru.
16
I-Lektiny
Rodina I-lektinů je poměrně úzká a rozpoznává sialovou kyselinu při nejrůznějších
interakcích buněk. Sialoadhesin a lektin CD22 jsou součástí imunitního systému.
Jiné lektiny
V poslední době byl objeveno několik intracelulárních lektinů, které se účastní
biosynthesy glykoproteinů, jejich roztřídění a transportu na povrch buňky. Z nich lektin zvaný
kalnexin je v endoplasmatickém retikulu, kde se váže na terminální D-glukosu nově tvořeného
glykoproteinu a kontroluje tak správnost sestavení glykanu. Jeho úlohou je být jakousi
gardedámou glykoproteinu.
Příklady interakce sacharidů s lektiny
Interakce sacharidů s lektiny řídí například adhezi virů a bakterií při infekcích.
Zajímavým příkladem je úloha lektinu (někdy se tento typ nazývá obecně adhesiny) baktérie
Escherechia coli K99. Tento organismus se váže na glykolipid nesoucí N-glykolylneuraminovou
kyselinu. Zatímco střevní stěna nově narozených selátek obsahuje glykolipid s navázanou Nglykolylneuraminovou kyselinou a je pro ně tato infekce často smrtelná, dospělá prasata už tento
sacharidový epitop nemají, a tudíž neonemocní. Patogenní baktérie Helicobacter pylori, která
způsobuje u člověka gastroduodenální vředy a pravděpodobně i rakovinu žaludku, rozpoznává
na hostitelské buňce celou řadu sacharidů včetně 3´-sialyllaktosy a oligosacharidu Lewis b.
Nedávno bylo prokázáno v klinickém testu, že orální podání NeuNAc(2-3)laktosy pacientům
postiženým masivní infekcí touto bakterií, vyvolalo výrazný pokles počtu kolonií baktérie
v trávicím traktu.
Dalším příkladem specificky druhové interakce sacharidového epitopu s receptorem
lektinového typu je oplodnění vajíčka savců, tedy i člověka. Ovšem než oplodnění nastane,
probíhají i jiné interakce. Spermie, která se ocitne v samičím reprodukčním ústrojí, je nejprve
pomocí adhezinů přichycena na epitel např.
vejcovodu,
čímž
se
spustí
kaskáda
dějů
nazvaných kapacitace. Dochází k redistribuci
membránových proteinů, snižuje se obsah
cholesterolu v membráně, vytváří se vazebná
lektinová doména a aktivuje se motilita spermie.
Vajíčko má na svém extracelulárním povrchu
Obr. 17 Interakce vajíčka a spermie
vrstvu glykoproteinů obsahující O- i N-glykany
zvanou zóna pelucida (ZP), která představuje
primární vazebné místo pro spermii, po navázání iniciuje děj zvaný akrosomální a posléze
zabrání jiné spermii se na vajíčko zachytit. Hlavní složkou ZP jsou tři glykoproteiny označované
17
jako ZP-1, ZP-2 a ZP-3, z nichž ten poslední odpovídá se druhovou specifitu interakce. Po
interakci jeho O-glykanového epitopu na lektinový receptor spermie za účasti sekundárního
vazebného místa dojde k uvolnění vápenatých kationtů, které následně spustí akrosomální děj ve
spermii (Obr. 17). Tento děj umožňuje spermii proniknout ZP a následně i membránou vajíčka.
6. Taktika hledání analogů sacharidových epitopů
Jak už bylo naznačeno v kapitole 4, komplexní sacharidy nemusejí být až tak ideálními
kandidáty pro vývoj nových léčiv, proto hledání jejich mimetik, která budou stabilnější,
aktivnější a strukturně jednodušší, je atraktivní předmět současného výzkumu. Obecně lze
taktiku jejich hledání rozdělit do několika základních kroků:

definování struktury přirozeného sacharidového epitopu a identifikace příslušného
proteinu,

studium orientace sacharidu ve vazebné doméně proteinu,

definování základních strukturních znaků sacharidu nezbytných pro jeho přirozenou
biologickou funkci,

synthesa analogu a ověření jeho afinity k vazebnému místu proteinu.
Často studovaným případem pro therapeutickou intervenci je interakce oligosacharidu
sialyl-Lex (sLex, Obr. 18) s E-selektinem a lze na něm dobře demonstrovat zásady uvedené výše.
Interakce nastává hned zpočátku reakce organismu na poškození a představuje jeden
z iniciačních kroků tvorby a směrování bílých krvinek, jehož sacharidovým epitopem je právě
sLex. Chyba v tvorbě a nadprodukce leukocytů mohou mít pro organismus fatální následky.
Mnohá zánětlivá onemocnění a to jak akutní (septický šok) tak chronická (asthma, arthritida) by
OH
OH
H3C
Gal
HOOC
HO
OH
OH
O
O
O
OH
HO
NeuAc
OH
AcNH
OH
mohla být léčena antagonisty této
Fuc
interakce. Dalším polem působnosti je
chemotherapie
OH
O
nádorových
onemocnění, protože je známo, že právě
O
NHAc
tato interakce je odpovědná za vysokou
OH
tendenci některých tumorů vytvářet
O
O
OH
GlcNAc
Obr. 18 Struktura oligosacharidu sLex
metastáze.
Na
základě
známé
konformace sLex vázané na E- a Pselektiny odvozené z NMR měření
doplněné výsledky krystalografických
studií lektinových vazebných domén
byly definovány důležité funkční skupiny v molekule, které jsou nezbytné pro vznik vazby na
lektiny. Pro rozpoznání E-selektinem jsou rozhodující všechny tři hydroxylové skupiny na L18
fukose, z nichž ty v poloze C-3 a C-4 koordinují vápenatý kation stejným způsobem jako Dmannosa v doméně proteinů vázajících D-mannosu. Skutečně náhrada L-fukosy za D-mannosu
nevede v tomto případě ke ztrátě vazebných schopností. Stejně důležitá je přítomnost volných
hydroxylových skupin v poloze C-4 a C-6 D-galaktosy a karboxylová skupina sialové kyseliny.
Molekula GlcNAc nepřispívá k interakcím žádnou svojí funkční skupinou a může být
principiálně nahrazena řadou bifunkčních spojovacích členů. Strana B
D-galaktosy
i sialové
kyseliny jsou pravděpodobně v kontaktu s nepolárními plochami vazebné domény E-selektinu a
skutečně částečné nahrazení sacharidů aromatickými či jinými hydrofóbními jednotkami vedlo
ke zvýšení afinity k E-selektinu. Takovým způsobem byly připraveny antagonisté sLex s velice
dobrou aktivitou k E-selektinu (Obr. 19).
OH
OH
O
10x
O
Aktivita sLex = 1
OH
OH
HO
H 3C
-OOC
O
OH
OH
O
OH
N
OOC ( ) O
3
CH3
OH
OH
O
OH
OH
O
-OOC O
O
OH
5x
OH
-
O
CONH
COOEt
O
BnO
O
1,1x
OH
OH
O
OH
HO
-
OH
OOC
10x
OH
OH
OH
OH
O
OOC ( ) CONH
3
CON
OH
20x
CONH(CH2)13CH3
Obr. 19 Analogy sLex a jejich relativní aktivity vůči E-selektinu
Jiným a rovněž velmi účinným přístupem k novým perspektivním strukturám je
napodobovat polyvalentní charakter leukocytů tím, že se buď sLex nebo odvozená struktura
zabuduje do liposomů nebo lineárních polymerů. Hlavně liposomy jsou v centru pozornosti díky
své schopnosti doručit léčebné agens cíleně přímo do tkáně. Látky těchto (Obr. 20) a podobných
struktur mají více než stonásobně vyšší afinitu k E-selektinu než má sLex, a proto jsou velice
perspektivní skupinou potenciálních farmak. Jejich nevýhodou je samozřejmě v tomto okamžiku
cena, ale i to, že často působí nespecificky.
19
OH
HOOC
HO
O
OH
HO
OH
AcNH
O
OH
O
OH
OO
O
OH
OH
O
spojka
OH
O
NH
OH
O
O
OH
O
OH
spojka
H
N( O
S
OH
)
42-48
O
O P O
-O
OC17H35
OC17H35
O
O
O
O
OEt
N
H
Obr. 20 Polyvalentní analog sLex
7. Závěr
Přehled glykokonjugátů a příklady v tomto textu uváděné jsou jen letmým pohledem na
obsáhlou a neustále se vyvíjející oblast bádání a naznačují pouze směry, kterými se vývoj ubírá.
Každá kapitola by si zasloužila samostatné pojednání a dokonce jsou témata, o kterých není ani
zmínka, jako např. glykosidová antibiotika. Glykobiologie je bezesporu dnes vědním oborem na
výsluní zájmu a nejlepším dokladem toho, jak je užitečné učit se od moudré matky přírody.
8. Seznam použité literatury
1. Bertozzi C. R., Kiessling L. L.: Chemical Glycobiology. Science 2001, 291, 2357-2363.
2. Danishefsky S. J., Allen J. R.: From the Laboratory to the Clinic: A Retrospective on Fully
Synthetic Carbohydrate-Based Anticancer Vaccines. Angew. Chem. Int. Ed., 2000, 39, 836863.
3. Davis A. P., Wareham R. S.: Carbohydrate Recognition through Noncovalent Interactions: A
Challenge for Biomimetic and Supramolecular Chemistry. Angew. Chem. Int. Ed., 1999, 38,
2978-2996.
4. Fulton D. A., Stoddart J. F.: Neoglycoconjugates Based on Cyclodextrins and Calixarenes.
Bioconjugate Chemistry 2001, 12, 655-672.
5. Gabius H.-J.: Glycohistochemistry: The Why and How of Detection and Localization of
Endogenous Lectins. Anat. Histol. Embryol., 2001, 30, 3-31.
6. Kolter T., Sandhoff K.: Sphingolipids-Their Metabolic Pathway and the Pathobiochemistry
of Neurodegenerative Diseases. Angew. Chem. Int. Ed., 1999, 38, 1532-1568.
7. Leffler H.: Introduction to Galectins, Trends in Glycoscience and Glycotechnology. 1997, 9,
9-19.
20
8. Lis H., Sharon N.: Lectins: Carbohydrate-Specific Proteins That Mediate Cellular
Recognition. Chem. Rev., 1998, 98, 637-674.
9. Ritter T. K., Wong C.-H.: Carbohydrate-Based Antibiotics: A New Approach to Tackling the
Problem of Resistance. Angew. Chem. Int. Ed., 2001, 40, 3508-3533.
10. Wassarman P. M., Jovine L., Litscher E. S.: A Profile of Fertilization in Mammals. Nat. Cell
Biology, 2001, 3, E59-E64.
11. Wassarman P.M., Litscher E. S.: Towards the Molecular Basis of Sperm and Egg Interaction
during Mammalian Fertilization. Cells Tissues Organs, 2001, 168, 36-45.
12. Wong C.-H., Sears P.: Carbohydrate Mimetics: A New Strategy for Tackling the Problem of
Carbohydrate-Mediated Biological Recognition. Angew. Chem. Int. Ed., 1999, 38, 23002324.
13. Wong C.-H., Sears P.: Intervention of Carbohydrate Recognition by Proteins and Nucleic
Acids. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 1996, 93, 12086-12093.
14. Zara J., Naz R. K.: The Role of Carbohydrate in Mammalian Sperm-Egg Interactions: How
Important Are Carbohydrate Epitopes? Frontiers in Bioscience, 1998, 3, 1028-1038.
21