Consorcio de Glicómica Funcional

Iniciativa de investigación sobre glicómicos

El Consorcio de Glicómica Funcional ( CFG ) es una gran iniciativa de investigación financiada en 2001 por una subvención de pegamento del Instituto Nacional de Ciencias Médicas Generales (NIGMS) para “definir paradigmas mediante los cuales las interacciones proteína - carbohidrato median la comunicación celular ”. ^[1] Para lograr este objetivo, el CFG estudia las funciones de:

• las tres clases principales de proteínas de unión a glucanos (GBP) de mamíferos: lectina tipo C , galectina y SIGLEC
• Receptores inmunitarios que se unen a los carbohidratos: CD1 , receptor de células T y anticuerpos anti-carbohidratos.
• GBP de microorganismos que se unen a los glicanos de la célula huésped como receptores.

El CFG comprende ocho instalaciones principales y más de 500 investigadores participantes que trabajan juntos para desarrollar recursos y servicios y ponerlos a disposición de la comunidad científica de forma gratuita. Los datos generados por estos recursos se capturan en bases de datos accesibles a través de Functional Glycomics Gateway, un recurso web mantenido a través de una asociación entre CFG y Nature Publishing Group .

Organización

El CFG está compuesto por tres componentes principales: los investigadores participantes, los núcleos y el comité directivo.

Investigadores participantes

El progreso hacia el objetivo general del CFG está impulsado por la investigación de más de 500 investigadores participantes] (PI) en todo el mundo, cuyos laboratorios utilizan recursos, servicios y datos producidos por los núcleos científicos del CFG.

Los PI son el componente más grande del programa y continúan creciendo con nuevos miembros cada año. Cada IP también tiene un programa de investigación dentro del alcance del CFG, apoyado por fondos ajenos al CFG. Los investigadores solicitan ser miembros y deben tener una subvención financiada dentro del alcance del CFG, pero no están obligados a unirse al CFG para acceder a los recursos. Varios IP también cuentan con subvenciones puente financiadas por el CFG que están principalmente vinculadas y permiten alcanzar los objetivos de los núcleos científicos, en beneficio de todos los IP.

Los PI están organizados en 10 subgrupos liderados por líderes de subgrupo:

• Reconocimiento de microorganismos de los glicanos del huésped.
• Reconocimiento inmunológico de glicanos.
• Glicanos en la comunicación de las células inmunes.
• Glicanos en desarrollo y fisiología.
• Glicanos en la biología del cáncer.
• Glicanos en la conformación y función de las proteínas.
• Glicómica analítica
• Síntesis química y micromatrices de glucanos.
• Glicobiología estructural tridimensional
• Bioinformática

Los subgrupos celebran al menos tres talleres por año, en los que han formado varios grupos de trabajo para aprovechar la financiación del CFG en sus esfuerzos por definir la biología del GBP. Las contribuciones de PI para dilucidar los paradigmas que definen la función del GBP se capturan en las bases de datos del CFG, así como en publicaciones de investigación y artículos de revisión.

Núcleos

La mayoría de los fondos del CFG se invierten en los núcleos científicos, que son responsables de generar recursos novedosos, nuevas tecnologías y una plataforma de información que los investigadores utilizan en sus investigaciones. Los ocho núcleos CFG se describen a continuación:

• El Núcleo Administrativo (A) , ubicado en el Instituto de Investigación Scripps , apoya al comité directivo del CFG, los núcleos y los investigadores participantes, planifica reuniones y talleres, publica un boletín trimestral, facilita las solicitudes de recursos, realiza un seguimiento de las publicaciones relacionadas con el CFG y redacta informes de progreso para NIGMAS. Core A también trabaja en estrecha colaboración con Core B para actualizar y desarrollar contenido nuevo para el sitio Functional Glycomics Gateway.
• Bioinformatics Core (B) , ubicado en el Instituto de Tecnología de Massachusetts , es responsable de adquirir, almacenar y difundir todos los datos e información relacionados con CFG. Para ello, Core B trabaja con Nature Publishing Group para desarrollar el sitio Functional Glycomics Gateway del CFG. Aquí, Core B ha construido bases de datos relacionales complejas para integrar diversos conjuntos de datos generados por los núcleos científicos del CFG y los investigadores participantes, así como conjuntos de datos de otras bases de datos públicas. Para aumentar la usabilidad de estas bases de datos, Core B colabora con los núcleos científicos para desarrollar herramientas bioinformáticas para la extracción y predicción de datos ^{[2] [3]}
• Analytical Glycotechnology Core (C) , ubicado en el Imperial College de Londres , ofrece perfiles de espectrometría de masas de glicanos unidos a N y O de proteínas de células de mamíferos, dando la máxima prioridad a poblaciones puras de células inmunes humanas o murinas. ^{[4] [5]}
• Glycan Array Synthesis Core (D) , ubicado en el Instituto de Investigación Scripps , produce y recolecta compuestos de carbohidratos (monosacáridos, disacáridos, etc.), proteínas de unión a glucanos y anticuerpos anti-glucanos para su distribución a los investigadores. Muchos de estos reactivos fueron generosamente aportados por los investigadores participantes. Core D también sintetiza glicanos e imprime la matriz de glicanos CFG (consulte Core H a continuación) ^{[6] [7] [8]}
• Gene Microarray Core (E) , ubicado en el Instituto de Investigación Scripps , analiza muestras de ARN proporcionadas por los investigadores en una matriz de chips de glucógeno diseñada a medida y desarrollada con tecnología Affymetrix . El chip contiene conjuntos de sondas diseñadas para monitorear la expresión de aproximadamente 2000 genes humanos y de ratón, incluidas glicosiltransferasas, proteínas de unión a glucanos, proteínas de degradación de glucanos, proteínas transportadoras de proteínas intercelulares, transportadores de azúcar, moléculas de adhesión, interleucinas, mucinas, factores de crecimiento, citocinas, quimiocinas y más. ^[9]
• Mouse Transgenics Core (F) , anteriormente ubicado en el Instituto de Investigación Scripps , ahora está cerrado. De 2001 a 2009, Core F generó 26 líneas de ratones knockout totales y condicionales deficientes en proteínas de unión a glucanos o glicosiltransferasas. Todas las cepas Core F ahora están archivadas en el Centro de Recursos Regionales de Mutant Mouse (MMRRC) de la Universidad de California, Davis o en el Laboratorio Jackson (Jax). Como servicio a la comunidad, el CFG todavía mantiene un sitio en Functional Glycomics Gateway para ayudar a los investigadores a localizar fuentes potenciales de líneas de ratones con desactivación de glucógeno.
• Mouse Phenotype Core (G) , ubicado en el Instituto de Investigación Médica Sanford-Burnham , trabaja con los “mentores” investigadores participantes para evaluar la histología, la hematología, el metabolismo, la función inmunológica y el comportamiento de las líneas de ratón generadas por Core F con el fin de describir la Resultados fenotípicos de la eliminación de uno o más glucógenos. A discreción del Subcomité de Ratones, Core G también evalúa ocasionalmente líneas de ratones proporcionadas por los investigadores.
• El núcleo de interacción proteína-glicano (H) , ubicado en la Universidad de Emory , analiza lectinas, anticuerpos, antisueros, microorganismos o proteínas sospechosas de unión a glicanos de origen humano, animal y microbiano generados por investigadores en una matriz de glicanos de mamíferos para determinar la especificidad de los carbohidratos y identificar ligandos específicos. La versión actual de la matriz (v4.1), desarrollada e impresa por Core D, contiene 465 glicanos diferentes. ^{[10] [11]}

Comité Directivo

El CFG está gestionado por un comité directivo presidido por James C. Paulson , Ph.D., profesor del Instituto de Investigación Scripps e investigador principal de la subvención de pegamento del CFG. Once expertos adicionales en glucómica y un funcionario científico del NIGMS conforman el resto del comité.

Cinco subcomités supervisan los núcleos y hacen recomendaciones al comité directivo con respecto a las prioridades de recursos y el desarrollo de tecnología: el Subcomité de Bioinformática, el Subcomité de Matriz de Glicanos/Biblioteca de Carbohidratos, el Subcomité de Análisis de Glicanos, el Subcomité de Ratones y el Subcomité de Nomenclatura.

Recursos

Los recursos y servicios de CFG descritos anteriormente son gratuitos para el uso de investigadores que estudian la compleja biología que gobierna las interacciones de las proteínas de unión a glicanos y sus ligandos en la mediación de la comunicación celular.

Los recursos se pueden solicitar enviando un formulario en el sitio web de Functional Glycomics Gateway. Una vez que se recibe una solicitud, el director central correspondiente la revisa y se comunica con el investigador si se necesita más información. Una vez que el director central finaliza una solicitud y determina si el núcleo es capaz de cumplirla o no, el Comité Directivo del CFG revisa la solicitud para su aprobación final.

La membresía en el CFG no es un requisito para recibir recursos, pero la institución del investigador debe respaldar el acuerdo de intercambio de datos del CFG para completar el proceso de solicitud de recursos.

Bases de datos

Los datos obtenidos por los núcleos científicos del CFG con muestras enviadas por los IP y los datos obtenidos por los investigadores en sus propios laboratorios utilizando recursos del CFG se cargan en las bases de datos del CFG para su difusión entre los investigadores y la comunidad científica. Las bases de datos especializadas para GBP, estructuras de glucanos y glicosiltransferasas están diseñadas para ayudar a integrar datos y evaluar el progreso con respecto al objetivo general. ^[12]

La forma más sencilla de buscar en toda la información relacionada con CFG es ingresar una palabra clave (por ejemplo, “galectina-1”, “ácido siálico”, etc.) o la nomenclatura de carbohidratos IUPAC en el cuadro de búsqueda en la parte superior de Functional Glycomics Gateway.

Fondos

En 2001, el CFG recibió una subvención de pegamento de 34 millones de dólares por cinco años del NIGMS. ^[13] En 2006, la subvención de pegamento del CFG se renovó por otros cinco años con 40,7 millones de dólares adicionales. ^[14] La financiación de la subvención de pegamento finalizó el 31 de agosto de 2011. El CFG está buscando financiación alternativa para continuar con muchos aspectos del CFG más allá del período de financiación de la subvención de pegamento.

Referencias

1. Comunicado de prensa de NIGMS: "NIGMS otorga 'beca pegamento' para estudiar la conversación celular - Instituto Nacional de Ciencias Médicas Generales". Archivado desde el original el 27 de mayo de 2010 . Consultado el 5 de marzo de 2010 .
2. Raman R, Raguram S, Venkataraman G, Paulson JC, Sasisekharan R (2005). "Glicómica: un enfoque de sistemas integrados para las relaciones estructura-función de los glicanos". Métodos de la naturaleza . 2 (11): 817–24. doi : 10.1038/nmeth807. PMID  16278650. S2CID  4644919.
3. Taniguchi N, Paulson JC (mayo de 2007). "Fronteras en glucómica; bioinformática y biomarcadores en enfermedades. 11 al 13 de septiembre de 2006 Centro de conferencias Natcher, Campus NIH, Bethesda, MD, EE. UU.". Proteómica . 7 (9): 1360–3. doi :10.1002/pmic.200700123. PMID  17436269. S2CID  33184910.
4. Haslam SM, North SJ, Dell A (octubre de 2006). "Análisis espectrométrico de masas de N- y O-glicosilación de tejidos y células". Opinión actual en biología estructural . 16 (5): 584–91. doi :10.1016/j.sbi.2006.08.006. PMID  16938453.
5. Haslam SM, Julien S, Burchell JM, Monk CR, Ceroni A, Garden OA, Dell A (octubre de 2008). "Caracterización del glicoma del sistema inmunológico de los mamíferos". Inmunología y Biología Celular . 86 (7): 564–73. doi : 10.1038/icb.2008.54 . PMID  18725885. S2CID  46283701.
6. La nueva tecnología mejorará nuestra comprensión del papel de las complejas cadenas de azúcar que decoran la superficie de las células del cuerpo. Noticias-Medical.Net . 8 de diciembre de 2004.
7. Paulson JC, Blixt O, Collins BE (mayo de 2006). "Puntos dulces en glucómicos funcionales". Biología Química de la Naturaleza . 2 (5): 238–48. doi :10.1038/nchembio785. PMID  16619023. S2CID  22207047.
8. Blixt O, Razi N (2006). "Síntesis quimioenzimática de bibliotecas de glicanos". Glicobiología . Métodos en enzimología. vol. 415, págs. 137–53. doi :10.1016/S0076-6879(06)15009-0. ISBN 9780121828202. PMID  17116472.
9. Comelli EM, Amado M, Jefe SR, Paulson JC (2002). "Microarrays personalizados para glicobiólogos: consideraciones para el perfil de expresión del gen glicosiltransferasa". Simposio de la Sociedad Bioquímica . 69 (69): 135–42. doi :10.1042/bss0690135. PMID  12655780.
10. Blixt O, Head S, Mondala T, et al. (Diciembre de 2004). "Matriz de glucanos covalentes impresa para la elaboración de perfiles de ligandos de diversas proteínas de unión a glucanos". Actas de la Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos de América . 101 (49): 17033–8. Código bibliográfico : 2004PNAS..10117033B. doi : 10.1073/pnas.0407902101 . PMC 534418 . PMID  15563589. 
11. Álvarez RA, Blixt O (2006). "Identificación de especificidades de ligandos para proteínas de unión a glicanos utilizando matrices de glicanos". Glicobiología . Métodos en enzimología. vol. 415, págs. 292–310. doi :10.1016/S0076-6879(06)15018-1. ISBN 9780121828202. PMID  17116481.
12. Raman R, Venkataraman M, Ramakrishnan S, Lang W, Raguram S, Sasisekharan R (mayo de 2006). "Avanzando la glucómica: estrategias de implementación en el consorcio de glucómica funcional". Glicobiología . 16 (5): 82R–90R. doi : 10.1093/glicob/cwj080 . PMID  16478800.
13. "Becas Pegamento - Instituto Nacional de Ciencias Médicas Generales". 29 de enero de 2010. Archivado desde el original el 29 de enero de 2010.
14. Comunicado de prensa de TSRI: http://www.scripps.edu/news/press/090706.html