ग्लाइकोसिडिक बंध

ग्लाइकोसिडिक बंध या ग्लाइकोसिडिक संयोजन प्रकार का ईथर युक्त बंध है जो कार्बोहाइड्रेट (चीनी) अणु के दूसरे समूह से संयोजित रहता हैं, यह अन्य कार्बोहाइड्रेट के रूप में भी उपयोग किया जा सकता है और नहीं भी उपयोग किया जा सकता हैं।

सैकराइड्स (या सैकराइड से प्राप्त अणु) के हेमियेकेटल समूह और अल्कोहल जैसे कुछ यौगिक के हाइड्रॉक्सिल समूह के बीच ग्लाइकोसिडिक बंधन बनाता है। ग्लाइकोसिडिक बंधन युक्त पदार्थ ग्लाइकोसाइड कहलाते हैं।

'ग्लाइकोसाइड' शब्द का विस्तार अब यौगिकों को भी संदर्भित करने के लिए किया जाता है, जिसमें शर्करा के हेमिसिटल (या हेमिकेटल) समूह और हाइड्रॉक्सिल के अतिरिक्त कई रासायनिक समूहों जैसे -एसआर (थियोग्लाइकोसाइड्स), -एसईआर (सेलेनोग्लाइकोसाइड्स), -NR1R2 (N इकोसाइड्स) सम्मिलित हैं।

विशेष रूप से स्वाभाविक रूप से पाए जाने वाले ग्लाइकोसाइड्स में, यौगिक आरओएच जिसमें से कार्बोहाइड्रेट अवशेषों को हटा दिया गया है, इसको अधिकांशतः एग्लीकोन कहा जाता है, और कार्बोहाइड्रेट अवशेषों को कभी-कभी 'ग्लाइकोन' कहा जाता है।

एस-, एन-, सी-, और ओ-ग्लाइकोसिडिक बंध
ऊपर की दई चर्चा के अनुसार फॉर्म के ग्लाइकोसिडिक बंध को ग्लाइकोसिडिक ऑक्सीजन के संदर्भ में ओ-ग्लाइकोसिडिक बंध के रूप में जाना जाता है, जो ग्लाइकोसाइड को एग्लीकोन या पुनः प्रक्रिया और शर्करा से संयोजित करता है। इस प्रकार सादृश्य में, कोई एस-ग्लाइकोसिडिक बंध (जो थायोग्लाइकोसाइड्स बनाता है) पर भी विचार करता है, जहां ग्लाइकोसिडिक बंध के ऑक्सीजन को गंधक परमाणु से परिवर्तित कर दिया जाता है। इसी प्रकार एन-ग्लाइकोसिडिक बंध में ग्लाइकोसिडिक बंध ऑक्सीजन को नाइट्रोजन से परिवर्तित कर दिया जाता है। एन-ग्लाइकोसिडिक बंध वाले पदार्थों को ग्लाइकोसिलामाइन के रूप में भी जाना जाता है। इस प्रकार सी-ग्लाइकोसिल बंध में कार्बन द्वारा प्रतिस्थापित ग्लाइकोसिडिक ऑक्सीजन होता है; सी-ग्लाइकोसाइड शब्द को आईयूपीएसी द्वारा त्रुटि नाम से जाना जाता है और इसे निरस्त कर दिया जाता है। इन सभी संशोधित ग्लाइकोसिडिक बंधों में हाइड्रोलिसिस के लिए अलग-अलग संवेदनशीलता होती है, और सी-ग्लाइकोसिल संरचनाओं की स्थिति में सामान्यतः हाइड्रोलिसिस के लिए अधिक प्रतिरोधी होते हैं।

क्रमांकन, और α/β ग्लाइकोसिडिक बंधों का भेद


जब एनोमेरिक केंद्र ग्लाइकोसिडिक बंध में सम्मिलित होता है (जैसा कि प्रकृति में सामान्य रूप में पाये जाते हैं) इस प्रकार कोई α- और β-ग्लाइकोसिडिक बंध के बीच एनोमेरिक स्थिति के सापेक्ष स्टिरियोकेमिस्ट्री और सैकराइड में सी 1 से स्टिरियोसेंटर दूर के बीच अंतर कर सकता है।

फार्माकोलॉजिस्ट अधिकांशतः पानी में घुलनशीलता बढ़ाने के लिए ग्लाइकोसिडिक बंध के माध्यम से ग्लुकुरोनिक अम्ल में पदार्थों को संयोजित करते हैं; इसे ग्लूकोरोनिडेशन के रूप में जाना जाता है। इसमें कई अन्य ग्लाइकोसाइड्स में महत्वपूर्ण शारीरिक कार्य होते हैं।

रासायनिक दृष्टिकोण
नुचर एट अल (2001) ने फिशर ग्लाइकोसिडेशन के लिए नया दृष्टिकोण दिखाया है।  इस प्रकार दबाव बम के साथ रोटर रिएक्टर में भाटा से लैस माइक्रोवेव ओवन का उपयोग किया जाता हैं। न्यूच्टर एट अल (2001) ने α- और β-D-ग्लूकोसाइड्स की 100% उपज प्राप्त करने में सक्षम थे। यह विधि बहु-किलोग्राम पैमाने पर की जा सकती है।

विशाल वाई जोशी की विधि
जोशी एट अल ने 2006 में लिथियम कार्बोनेट का उपयोग करने के अपवाद के साथ, ग्लाइकोसिलेशन के माध्यम से एल्काइल डी-ग्लूकोपीरानोसाइड्स के स्टीरियोसेलेक्टिव संश्लेषण में कोनिग्स-नॉर विधि का प्रस्ताव किया, जो चांदी या पारा लवणों का उपयोग करने की पारंपरिक विधि की तुलना में कम खर्चीला और विषाक्त होता है। डी-ग्लूकोज को पहले एसीटिक अम्ल में एसिटिक एनहाईड्राइड मिलाकर पेरासिटेट बनाकर संरक्षित किया जाता है, और फिर हाइड्रोजन ब्रोमाइड मिलाया जाता है जो 5 भिन्न स्थानों पर ब्रोमिनेट करता है। अल्कोहल ROH और लिथियम कार्बोनेट के अतिरिक्त, OR ब्रोमीन का स्थान लेता है और एसिटिलेटेड हाइड्रॉक्सिल्स को डीप्रोटेक्ट करने पर उत्पाद अपेक्षाकृत उच्च शुद्धता में संश्लेषित होता है। इसी मत में जोशी ने 2001 में सुझाव दिया था कि लिथियम न्यूक्लियोफाइल के रूप में कार्य करता है जो 5-स्थिति पर कार्बन पर हमला करता है और संक्रमण अवस्था के माध्यम से अल्कोहल को ब्रोमीन समूह के लिए प्रतिस्थापित किया जाता है। इस पद्धति के लाभ के साथ-साथ इसकी स्टीरियोसेलेक्टिविटी और लिथियम नमक की कम लागत में यह सम्मिलित है कि इसे कमरे के तापमान पर उपयोग किया जाता है और इसकी उपज पारंपरिक कोएनिग्स-नॉर विधि के साथ अपेक्षाकृत अच्छी तरह से तुलना करती है।

ग्लाइकोसाइड हाइड्रोलिसिस
ग्लाइकोसाइड हाइड्रॉलिसिस (या ग्लाइकोसिडेस), एंजाइम होते हैं जो ग्लाइकोसिडिक बंध को तोड़ते हैं। ग्लाइकोसाइड हाइड्रॉलिसिस सामान्यतः या तो α- या β-ग्लाइकोसिडिक बंध पर कार्य कर सकते हैं, लेकिन ये दोनों अवस्थाओं पर उपलब्ध नहीं होते हैं। यह विशिष्टता शोधकर्ताओं को उच्च एपिमेरिक अतिरिक्त में ग्लाइकोसाइड प्राप्त करने की अनुमति देती है, उदाहरण वेन-या लू का स्वाभाविक रूप से व्युत्पन्न ग्लूकोसिडेस का उपयोग करके डी-ग्लूकोज को एथिल β-डी-ग्लूकोपीरानोसाइड में परिवर्तित करते हैं। यह ध्यान देने योग्य है कि वेन-या लू ने एंजाइम की जैविक कार्यक्षमता के विपरीत विपरीत तरीके से ग्लूकोसिडेज़ का उपयोग किया जाता हैं।

ग्लाइकोसिलट्रांसफेरेज़
मोनोसेकेराइड इकाइयों को जीवित जीवों में ग्लाइकोप्रोटीन, पॉलीसेकेराइड या लिपिड में सम्मिलित करने से पहले, वे सामान्यतः ग्लाइकोसिडिक बंध के माध्यम से न्यूक्लियोटाइड चीनी फास्फेट समूह जैसे कि थाइमिडिन डाइफॉस्फेट (यूडीपी), ग्वानोसिन डिपोस्फेट (जीडीपी), थाइमिडीन से संयोजित होकर सक्रिय होते हैं। डिफॉस्फेट (टीडीपी), या साइटिडिन मोनोफॉस्फेट (सीएमपी) के रूप में इन सक्रिय जैव रासायनिक मध्यवर्ती को न्यूक्लियोटाइड शर्करा या चीनी दाताओं के रूप में जाना जाता है। कई बायोसिंथेटिक रास्ते मोनो- या ओलिगोसेकेराइड का उपयोग करते हैं जो लिपिड ग्वानोसिन डाइफॉस्फेट संयोजन द्वारा सक्रिय होते हैं, जैसे डाॅलिकोल ये सक्रिय दाता तब ग्लाइकोसिलेट्रांसफेरेज़ के रूप में जाने वाले एंजाइमों के लिए सबस्ट्रेट्स उपलब्ध होते हैं, जो चीनी इकाई को सक्रिय दाता से स्वीकार करने वाले न्यूक्लियोफाइल (स्वीकर्ता सब्सट्रेट) में स्थानांतरित करते हैं। इस प्रकार इन फ़ाइलों में फ्लोरीन.डायरेक्टेड.ग्लाइकोसिलेशन.टीआईएफ उपलब्ध होते हैं।

डाइसैकेराइड फॉस्फोराइलेस
पिछले दशकों में ग्लाइकोसाइड्स के संश्लेषण की दिशा में विभिन्न बायोकैटलिटिक दृष्टिकोण विकसित किए गए हैं, जो "ग्लाइकोसिलट्रांसफेरेज़" और "ग्लाइकोसाइड हाइड्रॉलिसिस" का उपयोग सबसे आम कटैलिसीस में से हैं। पूर्व को अधिकांशतः महंगी सामग्री की आवश्यकता होती है और बाद में अधिकांशतः कम पैदावार, डी विंटर एट अल दिखाती है। आयनिक तरल पदार्थों में अल्फा-ग्लाइकोसाइड्स के संश्लेषण की दिशा में सेलोबायोज फास्फोरिलेज (सीपी) के जांच किए गए उपयोग। CP के उपयोग के लिए सबसे अच्छी स्थिति IL AMMOENG 101 और एथिल एसीटेट की उपस्थिति में पाई गई।

निर्देशित ग्लाइकोसिलेशन
α- और β-ग्लाइकोसिडिक बंधों की चयनात्मकता को प्रोत्साहित करने के लिए कई रासायनिक दृष्टिकोण सम्मिलित हैं। इसे चयन करने की अत्यधिक सब्सट्रेट विशिष्ट प्रकृति और पाइरोनोसाइड की समग्र गतिविधि प्रमुख सिंथेटिक कठिनाइयों को प्रदान करती हैं। ग्लाइकोसिलेशन की समग्र विशिष्टता को उन दृष्टिकोणों का उपयोग करके सुधारा जाता हैं जो सापेक्ष संक्रमण को ध्यान में रखते हुए कहते हैं कि एनोमेरिक कार्बन विशिष्ट ग्लाइकोसिलेशन के समय ये अभिगमित हो सकता है। इस प्रकार सबसे विशेष रूप से फेलकिन-अहं-ईसेनस्टीन मॉडल की तर्कसंगत रासायनिक डिजाइन में मान्यता और समावेश सामान्यतः विश्वसनीय परिणाम प्रदान करता है, इस प्रकार परिवर्तन होने के कारण संक्रमण स्थिति में इस प्रकार के गठनात्मक नियंत्रण से इसे उपयोग में लाया जा सकता है।

फ्लोरीन निर्देशित ग्लाइकोसिलेशन बी चयनात्मकता और कार्बोहाइड्रेट पर गैर-प्राकृतिक बायोमिमेटिक सी 2 कार्यक्षमता की प्रारंभ दोनों के लिए उत्साह को संभालने का प्रतिनिधित्व करता है। बुचर एट अल द्वारा प्रदान किया गया अभिनव का उदाहरण हैं। गौचे प्रभाव के माध्यम से बी स्टीरियोसेलेक्टिविटी को प्रोत्साहित करने के लिए फ्लोरो ऑक्सोनियम आयन और ट्राइक्लोरोएसिटिमिडेट का उपयोग करने की विधि प्रदान करती हैं। इस प्रकार की संभावित रूपों के फेल्किन एएनएन मॉडल के दृश्य के माध्यम से यह उचित स्टीरियोसेलेक्टीविटी स्पष्ट रूप से उपयोग की जाती हैं।

यह विधि बी-एथिल, आइसोप्रोपिल और अन्य ग्लाइकोसाइड्स को विशिष्ट ट्राइक्लोरोएसिटिमिडेट रसायन के साथ चयनात्मकता के लिए उत्साहजनक विधि का प्रतिनिधित्व करती है।



ओ-लिंक्ड ग्लाइकोपेप्टाइड्स ओ-ग्लाइकोसिलेटेड पेप्टाइड्स के औषधीय उपयोग
ओ-लिंक्ड ग्लाइकोपेप्टाइड्स को वर्तमान समय में रोग स्थितियों के साथ कई पशुओं के प्रारूपों में उत्कृष्ट सीएनएस पारगम्यता और प्रभावकारिता प्रदर्शित करने के लिए दिखाया गया है। इसके अतिरिक्त इसके सबसे भिन्न प्रारूपों में से ओ-ग्लाइकोसिलेशन की आधा जीवन का विस्तार करने, निकासी को कम करने और सीएनएस प्रवेश बढ़ाने से परे सक्रिय पेप्टाइड के पीके/पीडी में सुधार करने की क्षमता है। चरण II और III ग्लुकुरोनिक अम्ल में घुलनशील अंशों के रूप में शर्करा के सहज उपयोग ने उल्लेखनीय रूप से विकासवादी लाभ की अनुमति दी है कि स्तनधारी एंजाइमों को सामान्यतः O ग्लाइकोसिलेटेड उत्पादों को बड़े मौकों पर नीचा दिखाने के लिए विकसित नहीं किया जाता है।

ओ-लिंक्ड ग्लाइकोपेप्टाइड्स की प्रमुखता यह है कि ऐसे कई उदाहरण हैं जो सीएनएस प्रवेशक के रूप में उपयोग किए जाते हैं। माना जाता है कि इस आशय का मूल आधार मेम्ब्रेन होपिंग या हॉप डिफ्यूजन सम्मिलित है। ऐसा माना जाता है कि गैर-ब्राउनियन गति संचालित हॉप प्रसार प्रक्रिया प्लाज़्मा झिल्ली के विच्छेदन के कारण होती है। हॉप प्रसार विशेष रूप से मुक्त प्रसार और अंतर-पारंपरिक संक्रमणों को संयोजित करता है। वर्तमान समय के उदाहरणों में विशेष रूप से अन्य पेप्टाइड्स के बीच मेट-एनकेफेलिन एनालॉग्स की उच्च पारगम्यता सम्मिलित है। पूर्ण एमओआर एगोनिस्ट पेंटापेप्टाइड डीएएमजीओ ग्लाइकोसिलेशन की प्रारंभ पर सीएनएस प्रवेशक भी है।

डीएनए में एन-ग्लाइकोसिडिक बंध
डीएनए अणुओं में 5-सदस्यीय कार्बन रिंग होती हैं जिन्हें राइबोस कहा जाता है जो सीधे दो फॉस्फेट समूहों और न्यूक्लियोबेस से जुड़े होते हैं जिसमें अमीनो समूह होते हैं। न्यूक्लियोटाइड्स में अमीनो समूह से नाइट्रोजन परमाणु एन-ग्लाइकोसिडिक बंध के माध्यम से राइबोज चीनी संरचना के एनोमेरिक प्रभाव कार्बन से सहसंयोजक रूप से जुड़े होते हैं। कभी-कभी, राइबोस से जुड़े न्यूक्लियोबेस डीमिनेशन, अल्काइलेशन या ऑक्सीकरण से गुजरते हैं, जिसके परिणामस्वरूप डीएनए रीढ़ की हड्डी के साथ साइटोटॉक्सिक घाव हो जाते हैं। ये संशोधन डीएनए अणु के सामंजस्य को गंभीर रूप से खतरे में डालते हैं, जिससे कैंसर जैसी बीमारियों का विकास होता है। डीएनए ग्लाइकोसिलेज़ ऐसे एंजाइम हैं जो डीएनए से क्षतिग्रस्त या संशोधित न्यूक्लियोबेस को मुक्त करने के लिए हाइड्रोलिसिस एन-ग्लाइकोसिडिक बंध को उत्प्रेरित करते हैं, यहाँ पर 2' कार्बन अणओं पर कार्बन-नाइट्रोजन ग्लाइकोसिडिक बंध को साफ करके, इसके पश्चात आधार के मान को (बीईआर) पृथक करने का प्रारंभ करते हैं।

मोनोफंक्शनल ग्लाइकोसिलेज एन-ग्लाइकोसिडिक बंध के हाइड्रोलिसिस को या तो स्टेप वाइज, SN1 के माध्यम से उत्प्रेरित करते हैं इसी तंत्र के समान या ठोस, SN2 तंत्र के समान स्टेपवाइज फलन, न्यूक्लियोबेस छोड़ने वाले समूह के रूप में कार्य करता है, इससे पहले कि पानी के अणु द्वारा एनोमेरिक कार्बन को प्रभावित करने लगे इसके पहले अल्पकालिक अस्थिर ऑक्सोकार्बेनियम आयन मध्यवर्ती का उत्पादन कर देता है। यह मध्यवर्ती राइबोज के एन-ग्लाइकोसिडिक बंधन और हाइड्रॉक्सी समूह के साथ ओ-ग्लाइकोसिडिक बंधन के साथ न्यूक्लियोबेस को बदलने के लिए पास के पानी के अणु के साथ तेजी से प्रतिक्रिया करता है। ठोस तंत्र, पानी न्यूक्लियोफाइल के रूप में कार्य करता है और एनोमेरिक कार्बन पर हमला करता है इससे पहले कि न्यूक्लियोबेस छोड़ने वाले समूह के समान कार्य करता है। उत्पादित मध्यवर्ती समान ऑक्साकार्बेनियम आयन है जहां हाइड्रॉक्सी समूह और न्यूक्लियोबेस दोनों अभी भी एनोमेरिक कार्बन से संयोजित रहते हैं। दोनों तंत्रों के सैद्धांतिक रूप से ही उत्पादों का उत्पादन होता हैं। अधिकांशतः राइबोन्यूक्लियोटाइड्स ठोस SN2 तंत्र की समान के माध्यम से हाइड्रोलाइज्ड होते हैं, जबकि अधिकांश डीऑक्सीराइबोन्यूक्लियोटाइड तंत्र के समान चरणबद्ध विधि से आगे बढ़ते हैं।

ये प्रतिक्रियाएं व्यावहारिक रूप से अपरिवर्तनीय रहती हैं। इस तथ्य के कारण कि डीएनए रीढ़ की हड्डी से एन-ग्लाइकोसिडिक बंधन की दरार जीव में हानिकारक उत्परिवर्तजन और साइटोटोक्सिक प्रतिक्रियाओं का कारण बन सकती है, इस प्रकार एन-ग्लाइकोसिडिक बंधनों के संश्लेषण को क्षारीय डीएनए साइट के माध्यम से उत्प्रेरित करने की क्षमता और विशिष्ट न्यूक्लियोबेस भी तैयार करता हैं।

संदर्भ

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

बाहरी संबंध

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