グリコシド結合は、糖質（炭水化物）、および他の単糖類または他の分子であり得る他の分子との間に生じる共有結合で異なる性質。これらのリンクにより、予備燃料や構造要素の形成だけでなく、セルラー通信に不可欠な情報伝達分子の形成においても、生命の複数の基本的な構成要素の存在が可能になります。
多糖の形成は、主に、個々の単糖単位の遊離アルコールまたはヒドロキシル基間のグリコシド結合の確立に依存する。
グリコーゲンにおけるグリコシド結合の例（出典：Glykogen.svg-NEUROtikerderivative-work-Marek-M-Public-domain via Wikimedia Commons）
ただし、一部の複雑な多糖類には、アミノ、サルフェート、アセチルなどの小分子またはグループにグルコシド結合で結合した修飾糖が含まれており、必ずしも縮合反応による水分子の放出を伴うわけではありません。これらの修飾は、細胞外マトリックスまたは糖衣に存在するグリカンで非常に一般的です。
グリコシド結合は、いくつかのスフィンゴ脂質の極頭基の結合、多くの生物の細胞膜の必須構成要素、糖タンパク質とプロテオグリカンの形成など、複数の細胞の状況で発生します。
セルロース、キチン、寒天、グリコーゲン、デンプンなどの重要な多糖類は、グリコシド結合がなければ不可能です。同様に、小胞体とゴルジ複合体で起こるタンパク質のグリコシル化は、多くのタンパク質の活性にとって非常に重要です。
多数のオリゴ糖および多糖が、グルコースリザーバーとして、構造成分として、または組織内の細胞接着のための接着剤として機能します。
オリゴ糖のグリコシド結合間の関係は、ポリペプチドのペプチド結合およびポリヌクレオチドのホスホジエステル結合の関係と似ていますが、グリコシド結合には多様性があるという違いがあります。
特徴
グリコシド結合は、タンパク質や核酸の類似体よりもはるかに多様です。これは、原則として、2つの糖分子がさまざまな方法で互いに結合できるためです。リンクの。
さらに、単糖の異性体、つまり、アノマー炭素に対する環状構造でヒドロキシル基が持つことができる2つの方向の1つは、多様性のレベルを追加します。
異性体には、さまざまな3次元構造やさまざまな生物活性があります。セルロースとグリコーゲンは、D-グルコース単位の繰り返しで構成されていますが、グリコシド結合の種類（グリコーゲンの場合はα1-4、セルロースの場合はβ1-4）が異なるため、特性と機能が異なります。
ポリペプチドにNおよびC末端の極性があり、ポリヌクレオチドに5 'および3'末端があるのと同じように、オリゴ糖または多糖には還元末端と非還元末端によって極性が定義されています。
還元末端には、別の分子とのグリコシド結合を形成しない遊離のアノマー中心があるため、アルデヒドの化学反応性が保持されます。
グリコシド結合は、オリゴ糖または多糖部分の最も柔軟な領域です。これは、個々の単糖の構造的なサドル構造が比較的固いためです。
グリコシド結合の形成
グリコシド結合は、一方のアノマー炭素ともう一方のヒドロキシル基を介して2つの単糖分子を結合できます。つまり、ある糖のヘミアセタール基が別の糖のアルコール基と反応してアセタールを形成します。
一般に、これらの結合の形成は、水分子が形成される各結合とともに放出される縮合反応によって発生します。
しかしながら、いくつかの反応では、酸素は糖分子を水として残さず、ウリジン二リン酸ヌクレオチドの二リン酸基の一部として残します。
グリコシド結合を生じさせる反応は、グリコシルトランスフェラーゼとして知られている酵素のクラスによって触媒されます。それらは、成長するポリマー鎖に結合するリン酸基またはヌクレオチド（例えば、グルコース6-リン酸、UDP-ガラクトース）の付加により共有結合的に修飾された糖の間で形成される。
グリコシド結合の加水分解
グリコシド結合は、わずかに酸性の環境では簡単に加水分解されますが、アルカリ性の環境には非常に耐性があります。
グリコシド結合の酵素的加水分解は、グリコシダーゼとして知られている酵素によって媒介されます。多くの哺乳類はセルロースの分解のためのこれらの酵素を持っていないので、彼らは繊維の本質的な供給源であるにもかかわらず、この多糖類からエネルギーを抽出することができません。
たとえば、牛などの反すう動物は、摂取したセルロースを分解することができる酵素を産生する腸に関連する細菌を持っているため、植物組織に保存されているエネルギーを利用することができます。
目の涙と一部の細菌ウイルスによって生成される酵素リゾチームは、その加水分解活性により細菌を破壊することができ、細菌の細胞壁のN-アセチルグルコサミンとN-アセチルムラミン酸の間のグリコシド結合を破壊します。
多様性
オリゴ糖、多糖またはグリカンは非常に多様な分子であり、これは単糖が互いに結合してより高次の構造を形成できる多くの方法によるものです。
この多様性は、上記のように、糖に異なる結合領域を可能にするヒドロキシル基があり、糖のアノマー炭素（αまたはβ）に関して2つの可能な立体異性体間で結合が生じる可能性があるという事実に基づいています。
糖とアルコールやアミノ酸などのヒドロキシ化合物との間でグリコシド結合を形成することができます。
さらに、単糖は2つのグリコシド結合を形成できるため、分岐点として機能し、細胞内の糖鎖や多糖の構造に複雑さをもたらす可能性があります。
タイプ
グリコシド結合の種類に関する限り、2つのカテゴリに区別できます。オリゴ糖と多糖を構成する単糖間のグリコシド結合と、糖タンパク質の一部を含むタンパク質または脂質である糖タンパク質または糖脂質で発生するグリコシド結合。
O-グルコシド結合
O-グリコシド結合は単糖間で発生し、1つの糖分子のヒドロキシル基と別の糖分子のアノマー炭素の間の反応によって形成されます。
二糖は、最も一般的なオリゴ糖の1つです。多糖類は、20以上の単糖類単位が直線的に連結されており、時には複数の分岐を持っています。
O-グリコシド結合の例（出典：Wikimedia CommonsのTpirojsi）
マルトース、ラクトース、スクロースなどの二糖類では、最も一般的なグリコシド結合はO-グルコシド型です。これらの結合は、αまたはβ異性体の炭素と-OHの間で発生する可能性があります。
オリゴ糖および多糖におけるグリコシド結合の形成は、結合している糖の立体化学的性質、およびそれらの炭素原子の数に依存します。一般に、炭素数が6の糖の場合、炭素1と4または1と6の間で直線結合が発生します。
O-グリコシドには2つの主要なタイプがあり、命名法に応じて、αとβ、または1,2-cisと1,2-trans-グリコシドとして定義されます。
1,2-シスグリコシル化残基、D-グルコース、D-ガラクトース、L-フコース、D-キシロースの場合はα-グリコシド、D-マンノース、L-アラビノースの場合はβ-グリコシド。1,2-トランス（D-グルコースのβ-グリコシド、D-ガラクトース、D-マンノースのα-グリコシドなど）は、多くの天然成分にとって非常に重要です。
O-グリコシル化
最も一般的な翻訳後修飾の1つは、グリコシル化です。これは、成長するペプチドまたはタンパク質への炭水化物部分の付加で構成されます。分泌タンパク質であるムチンは、O-グルコシド結合によって結合されたオリゴ糖鎖を大量に含むことができます。
O-グリコシル化プロセスは、真核生物のゴルジ複合体で発生し、セリンまたはスレオニンのアミノ酸残基の-OHグループとアノマー炭素間のグリコシド結合を介したタンパク質の炭水化物部分への結合で構成されます。砂糖の。
炭水化物とヒドロキシプロリンおよびヒドロキシリジン残基との間、およびチロシン残基のフェノール基とのこれらの結合の形成も観察された。
N-グリコシド結合
N-グリコシド結合は、グリコシル化タンパク質の中で最も一般的です。N-グリコシル化は主に真核生物の小胞体で起こり、ゴルジ複合体で起こりうるその後の変化を伴います。
N-グリコシド結合の例（出典：Tpirojsi、Wikimedia Commons経由）
N-グリコシル化は、コンセンサス配列Asn-Xxx-Ser / Thrの存在に依存します。グリコシド結合は、アスパラギン残基の側鎖のアミド窒素とペプチド鎖に結合する糖のアノマー炭素の間で発生します。
グリコシル化中のこれらの結合の形成は、オリゴ糖をドリコールリン酸からアスパラギン残基のアミド窒素に転移させるオリゴサッカリルトランスフェラーゼとして知られる酵素に依存します。
他の種類のグリコシド結合
S-グルコシド結合
それらはタンパク質と炭水化物の間でも発生します、それらはN-末端システインとオリゴ糖を持つペプチドの間で観察されました。そのような結合を有するペプチドは、最初は、グルコースオリゴ糖に結合したヒト尿および赤血球中のタンパク質から単離された。
C-グルコシド結合
それらは、ヒトの尿中に存在するRNase 2と赤血球のRNase 2のトリプトファン残基の翻訳後修飾（グリコシル化）として初めて観察されました。マンノースはC-グルコシド結合を介してアミノ酸のインドール核の2位の炭素に結合しています。
命名法
グリコシドという用語は、アノマー基が-OR（O-グリコシド）、-SR（チオグリコシド）、-SeR（セレノグリコシド）、-NR（N-グリコシドまたはグルコサミン）または-CR （C-グルコシド）。
3つの異なる方法で名前を付けることができます。
（１）単糖の対応する環状形態の名前の末端「－ｏ」を「－ｉｄｏ」で置き換え、別の言葉で書く前に、置換基Ｒ基の名前。
（2）単糖名の接頭辞として「グリコシルオキシ」という用語を使用する。
（3）O-グリコシル、N-グリコシル、S-グリコシルまたはC-グリコシルという用語を、ヒドロキシ化合物の名前の接頭辞として使用する。
参考文献
- ベルトッツィ、CR、およびラブカD（2009）。グリカン多様性の構造的基礎。A. Varki、R。Cummings、およびJ. Esko（編）、Essentials of Glycobiology（第2版）。ニューヨーク：コールドスプリングハーバー研究所プレス。www.ncbi.nlm.nih.govから取得
- Biermann、C.（1988）。多糖類におけるグリコシド結合の加水分解および他の切断。炭水化物化学および生化学の進歩、46、251–261。
- デムチェンコ、AV（2008）。化学的グリコシル化のハンドブック：立体選択性と治療関連性の進歩。Wiley-VCH。
- Lodish、H.、Berk、A.、Kaiser、CA、Krieger、M.、Bretscher、A.、Ploegh、H.、… Martin、K.（2003）。分子細胞生物学（第5版）。フリーマン、WH&Company。
- Nelson、DL、&Cox、MM（2009）。レーニンガー生化学の原則。オメガエディション（第5版）。
- 炭水化物の命名法（推奨1996）。（1996年）。www.qmul.ac.ukから取得
- ソダーバーグ、T。（2010）。生物学的重点を置いた有機化学、ボリュームI. 化学学部（第1巻）。ミネソタ：ミネソタ大学モリスデジタルウェル。www.digitalcommons.morris.umn.eduから取得
- テイラー、CM（1998）。糖ペプチドと糖タンパク質：グリコシド結合に焦点を当てます。四面体、54、11317-11362。