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'''당생물학'''(糖生物學, {{llang|en|glycobiology}})은 [[생물학]]의 새로운 [[과학]] 분야로, [[생화학]]과 [[분자생물학]]을 바탕으로 [[글리칸]](당사슬)의 구조, [[생합성]], 생물학적 기능에 대해 연구하는 [[학문]]이다.<ref name="Varki_2008">{{서적 인용|url=https://www.ncbi.nlm.nih.gov/bookshelf/br.fcgi?book=glyco2|제목=Essentials of glycobiology|연도=2008|출판사=Cold Spring Harbor Laboratory Press; 2nd edition|isbn=978-0-87969-770-9}}</ref><ref name="Varki_1999">{{서적 인용|url=https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/bv.fcgi?rid=glyco.TOC&depth=2|제목=Essentials of glycobiology|연도=1999|출판사=Cold Spring Harbor Laboratory Press|isbn=0-87969-560-9}}</ref> [[생물체]]에서 [[탄수화물|당]]은 필수적인 구성 요소이며, 이들이 수행하는 다양한 기능과 역할을 연구한다.

== 역사 ==
[[옥스포드 영어사전]]에서는 당생물학을 [[탄수화물]]의 [[화학]]과 [[생화학]]의 결합접 학문이라고 서술하고 있다(1988년, Raymond Dwek).<ref name="rademacher">{{저널 인용|제목=Glycobiology|저널=Annu. Rev. Biochem.|연도=1988|권=57|호=1|쪽=785–838|doi=10.1146/annurev.bi.57.070188.004033|pmid=3052290}}</ref> 이러한 결합은 글리칸의 [[세포생물학]]과 [[분자생물학]]에 대한 훨씬 더 큰 이해의 결과물이다.

== 당포합체 ==
당은 다른 유형의 생물학적 분자와 연결되어 [[당포합체]]를 형성 할 수 있다. [[글리코실화]]의 효소 과정은 [[글리코사이드 결합]]에 의해 자신과 다른 분자에 연결된 당 또는 당류를 생성하여 글리칸을 생성한다. [[당단백질]], [[프로테오글리칸]], [[당지질]]은 [[포유류]]의 [[세포]]에서 발견되는 가장 풍부한 당포합체이다. 이들은 주로 외부 세포막과 분비된 액체에서 발견된다. 당포합체는 그 자체에 더하여 다양한 글리칸 결합 수용체의 세포 표면에 존재하기 때문에 세포-세포 상호작용에서 중요한 것으로 나타났다.<ref name="Ma_2004">{{저널 인용|제목=CD28 T cell costimulatory receptor function is negatively regulated by N-linked carbohydrates|저널=Biochem. Biophys. Res. Commun.|연도=2004|권=317|호=1|쪽=60–7|doi=10.1016/j.bbrc.2004.03.012|pmid=15047148}}</ref><ref name="Takahashi_2004">{{저널 인용|제목=Role of N-glycans in growth factor signaling|저널=Glycoconj. J.|연도=2004|권=20|호=3|쪽=207–12|doi=10.1023/B:GLYC.0000024252.63695.5c|pmid=15090734}}</ref> [[단백질 접힘]] 및 세포 부착 기능 외에도 단백질의 N-결합 글리칸은 [[단백질]]의 기능을 조절할 수 있으며 경우에 따라 스위치 역할을 한다. 

== 당쇄체학 ==
[[당쇄체학]]은 [[유전체학]], [[단백체학]]과 마찬가지로 특정 세포 유형 또는 유기체의 모든 [[글리칸]] 구조의 체계적인 연구 및 당생물학의 하위 집합이다.<ref>[http://www.cshlpress.com/default.tpl?action=full&--eqskudatarq=666 Cold Spring Harbor Laboratory Press] Essentials of Glycobiology, Second Edition</ref><ref>{{저널 인용|제목=Glycobiology simplified: diverse roles of glycan recognition in inflammation.|저널=Journal of Leukocyte Biology|성=Schnaar|이름=RL|날짜=June 2016|권=99|호=6|쪽=825–38|doi=10.1189/jlb.3RI0116-021R|pmc=4952015|pmid=27004978}}</ref>

== 당 구조 연구의 과제 ==
당 구조에서 볼 수 있는 가변성은 [[단당류]] 단위가 항상 표준 방식으로 함께 결합되는 [[단백질]]의 [[아미노산]] 또는 [[DNA]]의 [[뉴클레오타이드]]와는 반대로 여러 가지 방식으로 서로 결합되는 것에서 관찰된다.<ref name="kreuger">{{저널 인용|제목=Decoding heparan sulfate|성=Kreuger, J|url=http://www.diva-portal.org/demo/theses/abstract.xsql?dbid=1499|연도=2001|확인날짜=2008-01-11}}</ref> 당사슬 구조에 대한 연구는 [[단백질의 1차 구조|아미노산 서열]]이 상응하는 [[유전자]]에 의해 결정되는 [[단백질]]의 경우와는 달리 생합성을 위한 직접적인 주형이 없기 때문에 복잡하다.<ref>{{저널 인용|제목=A unified vision of the building blocks of life|저널=Nature Cell Biology|성=Marth|이름=JD|연도=2008|권=10|호=9|쪽=1015–6|doi=10.1038/ncb0908-1015|pmc=2892900|pmid=18758488}}</ref>

글리칸은 2차 유전자 산물이므로 많은 [[효소]]의 작용에 의해 생성된다. 글리칸의 구조는 다양한 생합성 효소의 발현, 활성 및 접근성에 따라 달라질 수 있기 때문에 단백질과 마찬가지로 구조 및 기능 연구를 위해 다량의 글리칸이 필요하지만 이를 생산하기 위한 [[재조합 DNA]] 기술을 사용할 수 없다.

== 글리칸의 구조 예측 및 글리칸 결합 리간드 연구를 위한 최신 도구 및 기술 ==
고급 분석 기기와 소프트웨어 프로그램을 함께 사용하면 글리칸 구조의 신비를 풀 수 있다. 글리칸의 구조 및 분석을 위한 기술에는 [[크로마토그래피|액체 크로마토그래피]](LC), 모세관 전기영동(CE), [[질량 분석]](MS), [[핵자기 공명]](NMR) 및 [[렉틴 어레이]](Lectin Array)가 있다.<ref>{{저널 인용|제목=Mass spectrometry for glycan biomarker discovery|저널=TrAC Trends in Analytical Chemistry|성=Aizpurua-Olaizola|이름=O.|성2=Sastre Toraño|이름2=J.|날짜=March 2018|권=100|쪽=7–14|doi=10.1016/j.trac.2017.12.015|issn=0165-9936|성3=Falcon-Perez|이름3=J.M.|성4=Williams|이름4=C.|성5=Reichardt|이름5=N.|성6=Boons|이름6=G.-J.}}</ref>

가장 널리 사용되는 기술 중 하나는 질량 분석이다.

글리칸 어레이는 [[탄수화물]] 특이성을 정의하고 [[리간드]]를 식별하기 위해 [[렉틴]] 또는 항체로 스크리닝 할 수 있는 탄수화물 화합물을 포함한다.

=== 다중 반응 모니터링(MRM) ===
다중 반응 모니터링(Multiple Reaction Monitoring, MRM)은 위치 특이적 [[글리코실화]] 프로파일링에 사용된다. MRM은 [[대사체학]] 및 [[단백체학]]에서 광범위하게 사용되었지만 넓은 범위에 대한 높은 감도와 선형 반응으로 인해 당사슬 바이오 마커 연구 및 발견에 적합하다. MRM은 삼중/사중 극자(QqQ) 기기에서 수행되는데, 이 장비는 첫 번째 사중 극자에서 미리 결정된 [[전구체]] 이온, 충돌 사중 극자에서 조각화, 세 번째 사중 극자에서 미리 결정된 조각 이온을 감지하도록 설정된다. 이는 비스캐닝 기법으로, 각 전이가 개별적으로 감지되고 여러 전이의 감지가 듀티 사이클에서 동시에 발한다. 이 기술은 면역 글리칸을 특성화하는데 사용된다. 

== 의학 ==
[[헤파린]], [[에리트로포이에틴]] 및 몇 가지 항독감 약물과 같이 이미 시장에 나와있는 약물은 효과가 입증되었으며 새로운 종류의 약물로서 글리칸의 중요성을 강조한다. 또한 새로운 [[항암제]]에 대한 연구는 당생물학에서 새로운 가능성을 열어주고 있다.<ref name="olden_k">{{서적 인용|제목=Function of glycoprotein glycans T.I.B.S.|연도=1985|쪽=78–82}}</ref> 새롭고 다양한 작용 기전을 가진 [[항암제]]와 [[항염증제]], 항감염제 등이 현재 임상 시험 중이다. 이러한 [[글리칸]]은 복잡한 구조로 인해 재현 가능한 방식으로 합성하기 어려운 분자이지만, 이 새로운 연구 분야는 미래를 위해 꼭 필요하다.

== 같이 보기 ==
* [[글리칸]]
* [[당 신호 변환]]
* [[당사슬-단백질 상호작용]]

== 각주 ==
{{각주}}
 
{{전거 통제}}

[[분류:탄수화물]]
[[분류:생화학]]
[[분류:생물학의 분과]]
[[분류:당생물학]]