La glicobiologia studia la biologia, la sintesi chimica e la struttura di zuccheri e saccaridi come molecole singolari e in combinazione con altre molecole. Il vasto campo combina scienze tradizionali e coinvolge vari campi biochimici e biotecnologici medici. La ricerca della sottocategoria della glicomica analizza gli zuccheri e le strutture molecolari combinate rispetto alla genetica, alla patologia e alla fisiologia. Con la tecnologia avanzata, i ricercatori hanno scoperto che le catene di zucchero, o glicani, svolgono un ruolo molto più complesso rispetto alla semplice azione di risorsa energetica per tutti gli organismi viventi.
Sebbene la parola “glicobiologia” sia apparsa per la prima volta nel dizionario inglese di Oxford nel 1988, il campo innovativo ha prodotto scoperte preliminari alla fine del 1800. Combinando la chimica organica e la biologia cellulare, i ricercatori hanno scoperto la relazione dipendente tra zuccheri e proteine in tutti gli organismi viventi. Le relazioni glicano-proteina sono state determinanti nella creazione della penicillina.
Dopo aver isolato e tradotto la complessa struttura proteica del codice dell’acido desossiribonucleico (DNA), gli scienziati hanno individuato le basi della vita. Gli studi alla fine hanno migliorato il mondo moderno in numerosi campi, dalla genetica alla risoluzione dei crimini. In modo simile, i ricercatori incorporano la glicobiologia con la spettrometria e la spettroscopia per separare le molecole di zucchero e proteine-glicani utilizzando campi elettrici o magnetici. Gli scienziati si sono resi conto che le molecole presenti nei carboidrati semplici e complessi contenevano un linguaggio sfaccettato, rivelandosi molto più sofisticato e variabile del DNA. I ricercatori hanno scoperto che più del 50% delle proteine del corpo si combinano con gli zuccheri.
A partire dal 2010, gli scienziati dovevano ancora comprendere e sbloccare l’intero linguaggio dei glicani. I glicobiologi hanno scoperto che la codifica dei carboidrati aumenta in complessità se combinata con varie altre molecole. L’atto di integrazione di zuccheri e proteine, o glicosilazione proteica, appare vitale per il corretto funzionamento di numerose attività cellulari all’interno del corpo. Gli studi derivati dalla glicobiologia suggeriscono che i glicani influenzano e regolano ogni aspetto dell’esistenza cellulare.
Le cellule richiedono zuccheri non solo per l’energia, ma anche per il riconoscimento e l’interazione con altre cellule. L’integrità strutturale cellulare di base si basa molto su complesse combinazioni proteina-glicano. La presenza di carboidrati controlla lo sviluppo embrionale, innesca fattori di crescita e regola gli ormoni. Anche la coagulazione del sangue, le proprietà di adesione cellulare e il legame ai recettori richiedono molecole di proteina-glicano. I progressi nella glicobiologia mostrano risultati promettenti nel favorire la comprensione degli organismi patogeni e nel migliorare lo sviluppo di farmaci rivoluzionari.
Il fiorente campo della glicobiologia è promettente come strumento per combattere le infezioni batteriche, fungine e virali. Molteplici microrganismi pericolosi resistenti ai farmaci e mutanti che causano malattie affliggono le società. Esplorando e imparando lo sviluppo e la funzione della molecola proteina-glicano a livello cellulare, gli scienziati hanno sperato di svelare i segreti dello sviluppo, della sopravvivenza e delle vulnerabilità dei patogeni.