多糖是由大量单糖以糖苷方式连接而成的化合物。多糖具有多种生物功能，可分为两大类。一是聚糖的结构和调节特性，二是其他分子对聚糖的特异性识别，最常见的是聚糖结合蛋白(glycan-binding proteins, GBPs)。GBPs可以分为两种类型，内在GBPs和外在GBPs。固有的GBPs识别来自同一生物体的多糖，介导细胞间的相互作用或识别细胞外分子。外部的GBPs含有致病性微生物黏附素、凝集素或毒素，可以识别来自不同微生物的多糖，有些还介导共生关系。
聚糖的生物作用的图1.常规分类。（瓦尔基A.，＆洛韦ĴB; 2009）
由于聚糖分子的复杂性，糖原组都有自己的特点。首先，聚糖具有高度特异性的结构的。其次，由于聚糖的合成不是由模板引导，它的各种形式的酶的作用下形成的，即使在相同种类的分子的同一糖基化位点，所述糖链的结构也不同。此外，聚糖和蛋白质之间的相互作用是通过多价完成，它们之间加强亲和力，而这种力量相对薄弱。这些特点放在分析技术的要求非常高。因此，为了开展聚糖的结构和功能的研究，研究人员建立了一个新的研究方法 - 聚糖微阵列。在2002年首先描述聚糖微阵列提供了一种高通量绘制与它们的配体聚糖结合蛋白之间的相互作用的装置。这种方法可以用于识别特定的由外源凝集素，抗体，毒素，病毒等的聚糖结合
聚糖微阵列的原理
图2.聚糖微阵列的生产。（卡明斯 - [R d，皮尔斯缩略词; 2014）
在微阵列的聚糖，个别聚糖其是来自天然来源或化学或酶促合成被修改以允许自己共价或非共价地附着于固体表面。聚糖微阵列可以与Gbps或其它试剂或甚至细胞和病毒被询问。通过这种方式，那些公认的聚糖“‘点’”被识别，可通过直接或间接荧光标记可视化。如图2所示，结果表明，Gbps的强烈结合一个聚糖，较不强烈地到另一聚糖，并没有明显地结合至任何其他聚糖。这种微阵列也可以从糖脂，糖肽，糖蛋白整体，或多糖制备。
聚糖微阵列在Glycomics中的应用。
聚糖微阵列的各种应用自2002年首次报告已经作出。
- 快速分析蛋白质的聚糖结合特性，包括植物和动物凝集素，抗体和生长因子。为了实现这一目标，碳水化合物微阵列与含氟团标记的GBPs、与GBPs相互作用的含氟团标记的二级试剂或与GBPs结合的标签(如生物素或His标签)一起孵育。然后应用高分辨率荧光微阵列扫描仪定量结合蛋白的荧光强度。此外，采用表面等离子体共振(SPR)成像和质谱(MS)技术作为多糖微阵列的无标记检测方法。
- 检查的整个病原体聚糖结合性能和检测病原体诊断的一部分。许多病原细菌显示致病性，这是由病原体对宿主细胞表面的聚糖的结合通过特定的聚糖 - 蛋白质相互作用引起的。研究者孵育含有与大肠杆菌菌株，将其用荧光染料染色的聚糖微阵列。含有甘露糖的表位显示出微点，因为由菌株表达上菌毛的甘露糖结合蛋白的荧光。为了使这种方法变得很普遍，为此目的所采用的实验条件下，应优化。
- 确定定量结合蛋白的亲和力聚糖。研究人员采用聚糖微阵列来确定浓度（IC50.)的可溶性抑制剂，以抑制50%的蛋白质结合聚糖。在这项分析中，一系列预先孵育的含氟团标记的凝集素和抑制剂混合物被应用于聚糖微阵列。的集成电路50.然后通过测量洗涤后残留在微阵列上的结合蛋白的荧光强度来确定抑制剂的值。
- 利用微阵列技术快速筛选功能性聚糖，通过与细胞表面凝集素相互作用引发细胞反应。碳水化合物微阵列是通过将未修饰的聚糖附着到酰肼涂层表面而构建的。哺乳动物细胞表达凝集素用荧光探针PF1预处理。PFI可以选择性检测活性氧(ROS)。聚糖配体与细胞表面的凝集素结合可以触发细胞反应，导致ROS的生成。因此，从PF1发出的荧光信号与与细胞表面凝集素结合的聚糖直接相关。含有多糖的微阵列与这些哺乳动物细胞一起孵育。通过测量每个点的荧光强度来确定其功能。结果表明，粘附在微阵列聚糖上的细胞产生ROS，反映在ROS探针诱导的荧光信号增加。
引用:
- 瓦尔基A，聚糖罗威ĴB.生物学作用。2009年。
- 陈建平，陈建平，陈建平，等。微阵列技术的研究进展[J]。化工学报，2017,50(4):1069-1078。
- 卡明斯R D，皮尔斯ĴM.挑战和承诺糖组学的。化学＆生物学， 2014, 21(1): 1-15。