Glikozidna veza

**Glikozidna veza** ili **glikozidno vezanje** je tip kovalentne veze koja spaja molekulu ugljikohidrata (šećera) s drugom grupom, koja može, ali ne mora biti drugi ugljikohidrat.

 i etanol se kombinuju i formiraju etil glukozid i vodu. Reakcija često favorizuje formiranje α-glikozidne veze kao što je prikazano zbog anomernog efekta]

Glikozidna veza se formira između hemiacetal ili hemiketal grupe saharida (ili molekule izvedene iz saharida) i hidroksilne grupe nekog jedinjenja kao što je [ [Alkohol (hemija)|alkohol]]. Supstanca koja sadrži glikozidnu vezu je glikozid.

Termin 'glikozid' je sada proširen tako da pokrije i spojeve sa vezama formiranim između hemiacetatnih (ili hemiketonskih) grupa šećera i nekoliko hemijskih grupa osim hidroksila, kao što su –SR (tioglikozidi), –SeR (selenoglikozidi), –NR 1R2 (N-glikozidi) ili čak – CR1R2R3 (C-glikozidi).

Posebno u prirodnim glikozidima, spoj ROH iz kojeg je uklonjen ostatak ugljikohidrata često se naziva aglikonom, a sam ostatak ugljikohidrata ponekad se naziva 'glikon'.

## S–, N–, C – i O-glikozidne veze
, komponenta RNK, nastaje od šećera riboze i adenina putem formiranja N-glikozidne veze (prikazane kao vertikalna linija između N– i ciklusnog šećera)]]

Glikozidne veze u formi o kojoj je gore raspravljano poznate su kao **O-glikozidne veze**, u odnosu na glikozidni kisik koji povezuje glikozid sa aglikonom ili redukcijskim završnim šećerom. Analogno, razmatraju se i **S-glikozidne veze** (koje formiraju **tioglikozide**), gdje je kisik glikozidne veze zamijenjen atomom sumpora. Na isti način, **N-glikozidne veze**, imaju glikozidnu vezu gdje je kisik zamijenjen sa dušikom. Supstance koje sadrže N-glikozidne veze poznate su i kao glikozilamini. **C-glikozil** veze imaju glikozidni kisik zamenjen sa ugljikom; prema IUPAC-u, termin  "C-glikozid" je pogrešan i ne preporučuje se. Sve ove modificirane glikozidne veze imaju različitu osjetljivost na hidrolizu, a u slučaju C-glikozilnih struktura, obično su otpornije na hidrolizu.

## Numerisanje i α/β različitih glikozidnih veza
 koja pokazuje kako su ugljici numerisani. Terminalni saharid je vezan preko β-1,6 glikozidne veze. Sve preostale veze su β-1,3.]]

Kada je anomerni centar uključen u glikozidnu vezu (kao što je uobičajeno u prirodi), onda se mogu razlikovati između **α-** i **β-glikozidna veza**, prema relativnoj stereohemijskim svojstvima anomernog položaja i najudaljenijem stereocentru  C1 u saharidu.

Farmakolozi često spajaju supstance sa glukuronskom kiselinom preko glikozidnih veza, kako bi povećali njihovu topivost u vodi; ovo je poznato kao glukuronidacija. Mnogi drugi glikozidi imaju važne fiziološke funkcije.

## Hemijski pristupi 
Nüchter *et al.* (2001) pokazali su novi pristup Fischerovoj glikozidaciji. Koristeći mikrovalnu pećnicu opremljenu aparatom za refluks u rotorskom reaktoru sa bombama pod pritiskom, Nüchter *et al.* (2001) uspjeli su postići 100% prinos α– i β-D-glukozida. Ovaj metod može se izvesti na vagi od više kilograma.

;Vishal Y Joshijeva metoda

Joshi *et al.* (2006.) predlažu Koenigs-Knorrov metod u stereoselektivnoj sintezi alkil D-glukopiranozida putem glikozilacija, s izuzetkom upotrebe litij-karbonata koji je jeftiniji i toksičan od konvencijskog metoda upotrebe srebra ili živinih soli. D-glukoza je prvo zaštićena formiranjem peracetata dodatkom anhidrida sirćetne kiseline u acetatnoj kiselini, a zatim dodatkom bromovodika koji bromira na poziciji 5. Dodatkom alkohola ROH i litijum karbonata, OR zamjenjuje brom, a uklanjanjem zaštite acetiliranih hidroksila sintetizira se proizvod relativno visoke čistoće. Joshi *et al.* (2001) predložili su da litij djeluje kao nukleofil koji napada ugljik na poziciji 5 i kroz prelazno stanje alkohol zamjenjuje bromnu grupu. Prednosti ovog metoda kao i njegova stereoselektivnost i niska cijena litijeve soli uključuju to što se može raditi na sobnoj temperaturi i njen prinos je relativno dobar u poređenju sa konvenciskim Koenigs-Knorrovim metodom.

## Glikozidne hidrolaze 
Glikozidne hidrolaze (ili glikozidaze) su enzimi koji razbijaju glikozidne veze. Glikozidne hidrolaze tipski mogu djelovati ili na α– ili na β-glikozidne veze, ali ne i na obje. Ova specifičnost omogućava istraživačima da dobiju glikozide u velikom epimernom višku; jedan primjer je Wen-Ya Lu-ova konverzija D-glukoze u etil β-D-glukopiranozid, koristeći glukozidazu prirodnog porijekla. Vrijedi napomenuti da je Wen-Ya Lu koristio glukozidazu na obrnut način, suprotno biološkoj funkcionalnosti enzima:]]

## Glikoziltransferaze 
Prije nego što se monosaharidne jedinice ugrade u glikoproteine, polisaharide ili lipide u živim organizmima, one se obično prvo "aktiviraju", spajanjem glikozidne veze na fosfatnu grupu nukleotida kao što su uridin-difosfat (UDP), gvanozin-difosfat (GDP), timidin-difosfat (TDP) ili citidin-monofosfat (CMP). Ovi aktivirani biohemijski intermedijeri poznati su kao nukleotidi šećera ili donori šećera. Mnogi putevi biosinteze koriste mono– ili oligosaharide aktivirane difosfatnom vezom za lipide, kao što je dolikol. Ovi aktivirani donori su tada supstrati za enzime poznate kao glikoziltransferaze, koji prenose šećernu jedinicu od aktiviranog donora do prihvatajućeg nukleofila (akceptorskog supstrata). 

## Disaharidne fosforilaze 
Posljednjih desetljeća razvijeni su različiti biokatalitski pristupi sintezi glikozida, koji korištenjem “glikoziltransferaza” i “glikozid hidrolaze” spadaju među najčešće katalize. Prvi često zahtijeva skupe materijale, a drugi često pokazuje niske prinose, De Winter et al.
Istraživali su upotrebu celobioza-fosforilaza (CP) za sintezu alfa-glikozida u ionskim tekućinama. Utvrđeno je da je najbolji uslov za upotrebu CP u prisustvu IL AMMOENG 101 i etil-acetata.

## Usmjerene glikozilacije 
Postoji više hemijskih pristupa kojima se podstiče selektivnost **α–** i **β-glikozidnih veza**. Priroda selektivnosti koja je vrlo specifična za supstrat i ukupna aktivnost piranozida može stvoriti velike sintetske poteškoće. Ukupna specifičnost glikozilacije može se poboljšati korištenjem pristupa koji uzimaju u obzir relativna prijelazna stanja kojima anomerni ugljik može proći tokom tipske glikozilacije. Najznačajnije, prepoznavanje i inkorporacija Felkin-Ahn-Eisensteinovog modela u logični hemijski dizajn može općenito pružiti pouzdane rezultate, pod uvjetom da transformacija može proći ovaj tip konformacijske kontrole u prijelaznom stanju.

Glikozilacije usmjerene fluorom predstavljaju ohrabrujuće sredstvo i za B-selektivnost i za uvođenje neprirodne biomimetičke C2 funkcionalnosti na ugljikohidrate. Jedan inovativan primjer dali su Bucher et al. pružajući način za korištenje fluoro-oksonijskih iona i trihloracetimidata za podsticanje B-stereoselektivnosti putem Gaucheovog efekta. Ova razumna stereoselektivnost je jasna kroz vizualizaciju Felkin-Ahnovog modela mogućih oblika stolice.

Ovaj metod predstavlja ohrabrujući način za selektivnost inkorporiranja B-etil, izopropil i drugih glikozida sa tipskom hemijom trikloracetimidata.

## O-vezani glikopeptidi i farmaceutska upotreba O-glikozilovanih peptida 
Nedavno se pokazalo da glikopeptidi vezani za O pokazuju odličnu permeabilnost i efikasnost CNS-a u višestrukim životinjskim modelima s bolesnim stanjima. Uz to, jedan od najintrigantnijih aspekata toga je sposobnost O-glikozilacije da produži poluživot, smanji klirens i poboljša PK/PD aktivnog peptida izvan povećanja penetracije u CNS. Urođena upotreba šećera kao solubilizirajućih dijelova u fazi II i III metabolizma (glukuronske kiseline) je uveliko omogućila evolucijsku prednost u tome što enzimi sisara nisu direktno evoluirani da razgrade O-glikozilirane proizvode na većim dijelovima.

Posebna priroda O-vezanih glikopeptida je da postoje brojni primjeri koji prodiru u CNS. Smatra se da temeljna osnova ovog efekta uključuje "preskakanje membrane" ili "difuziju hmelja". Smatra se da se proces "difuzije hmelja" vođen nebrownoviskim kretanjem javlja zbog diskontinuiteta plazmamembrana. "Hmeljna difuzija" posebno kombinuje slobodnu difuziju i međukomparmentne prelaze. Nedavni primjeri posebno uključuju visoku permeabilnost analoga met-enkefalina među ostalim peptidima. Pun mOR agonist pentapeptid DAMGO je također penetrant u CNS nakon uvođenja glikozilacije.

## N-glikozidne veze u DNK 
Molekule DNK sadrže 5-člane ugljične prstenove zvane riboze koji su direktno vezani za dvije fosfatne grupe i nukleobazu koja sadrži amino grupe. Atomi dušika iz amino grupe u nukleotidima su kovalentno povezani sa anomernim ugljikom strukture šećera riboze preko N-glikozidne veze. Povremeno, nukleobaze vezane za ribozu prolaze kroz deaminaciju, alkilaciju ili oksidaciju, što rezultira citotoksičnim lezijama duž DNK kičme. Ove modifikacije ozbiljno ugrožavaju kohezivnost molekula DNK, što dovodi do razvoja bolesti kao što je rak. DNK glikozilaze su enzimi koji kataliziraju hidrolizu N-glikozidne veze, kako bi se oslobodila oštećena ili modificirana nukleobaza iz DNK, cijepanjem ugljik-dušik glikozidne veze na 2' ugljiku, nakon čega započinju put popravka bazne ekscizije (BER).

Monofunkcionalne glikozilaze kataliziraju hidrolizu N-glikozidne veze putem postupnog, SN1 mehanizma, ili usklađenog mehanizma sličnog SN2. U postupnoj funkciji, nukleobaza djeluje kao odlazeća grupa, prije nego što molekula vode napadne anomerni ugljik, stvarajući kratkotrajni nestabilan oksokarbenijski ionski intermedijer. Ovaj intermedijer brzo reaguje sa obližnjim molekulom vode da bi zamenio N-glikozidnu vezu riboze i nukleobazu O-glikozidnom vezom sa hidroksi grupom. Usklađujući mehanizam, voda djeluje kao nukleofil i napada anomerni ugljik prije nego što nukelobaza počne djelovati kao odlazeća grupa. Proizvedeni međuprodukt je sličan oksakarbenijskom ionu, gdje su i hidroksi grupe i nukleobaza još uvijek vezane za anomerni ugljik. Oba mehanizma teorijski daju isti proizvod. Većina ribonukleotida se hidrolizira preko usklađenog SN2 mehanizma, dok većina dezoksiribonukleotida prolazi kroz stepenasti mehanizam. Ove reakcije su praktično nepovratne. Zbog činjenice da cijepanje N-glikozidne veze iz DNK okosnice može dovesti do štetnih mutagenih i citotoksičnih odgovora u organizmu, imaju sposobnost da kataliziraju i sintezu N-glikozidnih veza putem abaznog DNK mjesta i specifične nukleobaze.

## Reference 
* Marco Brito-Arias, "Synthesis and Characterization of Glycosides", second edition, Editorial Springer 2016.

## Vanjski linkovi 
* Definition of glycosides, from the IUPAC Compendium of Chemical Terminology, the "Gold Book"
* Varki A *et al.* *Essentials of Glycobiology.* Cold Spring Harbor Laboratory Press; 1999. Searchable online

Kategorija:Glikozidi
Kategorija:Ugljikohidrati
Kategorija:Hemija ugljikohidrata
Kategorija:Hemijske veze