Vetrni tunel z ogljikovimi hidrati: Močna analitika ogljikovih hidratov za zaporedje in nadzor kakovosti | 2020

Vsebina:

Anonim

Prof. Seeberger pojasnjuje: "Nova metoda je hitra, zanesljiva in občutljiva. Glikoznanost bo dobila napor, primerljiv z napredkom, ko je bil prvič razvit sekvenciranje genov." Struktura ogljikovih hidratov je veliko bolj zapletena kot pri genskem materialu ali beljakovinah.

Ogljikohidratne verige lahko tvorimo iz več kot 100 gradnikov, ki jih je mogoče povezati v razvejane verige in imajo lahko različne prostorske strukture, imenovane anomere. V primerjavi s tem so molekule DNA, ki jih sestavljajo 4 gradniki, in beljakovine, ki temeljijo na 20 aminokislin, sorazmerno preproste.

Sedem Nobelovih nagrad je bilo nagrajenih v glikoloških znanostih do leta 1974. Po tem pa napredek v analitičnih metodah ni sledil tistim, ki jih je ustvarila genetika. Glikani so pomembni, saj so sladkorji, ki pokrivajo človeške in bakterijske celične površine, bistveni del imunskega odziva in dogodkov prepoznavanja, kot je oploditev.

Neverjetna raznolikost ogljikovih hidratov (ki so zgolj sestavljeni iz ogljika, vodika in kisika) je splošni izziv za kemike. Komponente ogljikovih hidratov se lahko povežejo na različne načine. Tudi preprosti ogljikovi hidrati, ki imajo enako število atomov in isto maso, se lahko razlikujejo le v enem veznem kotu. Te skoraj enake molekule, imenovane izomeri, kažejo zelo različne biološke funkcije. Glukoza in galaktoza imata na primer enako formulo (C6H12O6), vendar sta njuni funkciji različni.

Kemiki uporabljajo trike za identifikacijo molekul, ker večine molekul ni mogoče opazovati na atomski ravni. Zato se merijo molekulska masa, elektronske ali elektromagnetne lastnosti. Te metode pa ne morejo rešiti problemov, povezanih z izomerami ogljikovih hidratov. Carbohidratne molekule, ki so sestavljene iz enakega števila specifičnih atomov, se lahko razlikujejo po svoji sestavi, povezljivosti in konfiguraciji. Doslej je bila njihova diferenciacija zahtevna in dolgotrajna naloga, ki je zahtevala velike količine vzorca.

Znanstveniki iz Berlina in Potsdama izkoriščajo različne oblike ogljikovih hidratov. Odvisno od njihove oblike, molekule potrebujejo različne čase, da preidejo skozi cev, polnjeno s plinom - primerljivo s koeficientom upora v vetrovniku. Kevin Pagel in njegovi sodelavci združujejo to meritev ionske mobilnosti z masno spektrometrijo, da bi našli razlike v sestavi, povezljivosti in konfiguraciji. Večje molekule so razdeljene na dele; med to razdrobitvijo pa strukturne lastnosti nastalih delov niso spremenjene tako, da vsota lastnosti fragmentov odseva vrednost velikih molekul. Ta kombinacijska metoda spominja na citat Sherlocka Holmesa: "Ko odstranimo nemogoče, mora ostati resnica."

V kombinaciji s podatkovno zbirko, ki je trenutno v razvoju in razširjena s hitro rastočim sodelovanjem z drugimi znanstveniki, bo ta metoda v prihodnosti posplošena. Ko je molekula vnesena v bazo podatkov, se lahko za prepoznavanje uporabijo avtomatizirani procesi.

Nova metoda bo omogočila kontrolo kakovosti sintetičnih ogljikovih hidratov, ki jih proizvajajo sintezni roboti, in dodala gradnike, kot so biseri na vrvici. Do sedaj so bile nečistoče težko zaznati na ravneh pod 5 odstotkov, medtem ko je novi "vetrovnik" za ogljikove hidrate drastično zmanjšal občutljivost na 0,1 odstotka.