Consorcio para la glicómica funcional

Iniciativa de investigación sobre glicómica

El Consorcio para la Glicómica Funcional ( CFG ) es una gran iniciativa de investigación financiada en 2001 mediante una subvención 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 glicanos (GBP) de mamíferos: lectina de tipo C , galectina y SIGLEC
• Receptores inmunes que se unen a los carbohidratos: CD1 , receptor de células T y anticuerpos anticarbohidratos .
• GBP de microorganismos que se unen a los glicanos de la célula huésped como receptores.

El CFG está formado por ocho centros centrales 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 a las que se puede acceder a través de Functional Glycomics Gateway, un recurso web mantenido a través de una asociación entre el 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 (IP) en todo el mundo, cuyos laboratorios utilizan recursos, servicios y datos producidos por los núcleos científicos del CFG.

Los IP son el componente más grande del programa y siguen creciendo con nuevos miembros cada año. Cada IP también tiene un programa de investigación dentro del alcance del CFG, respaldado por fondos ajenos al CFG. Los investigadores solicitan su membresía 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 tienen subvenciones puente financiadas por el CFG que están principalmente vinculadas a los objetivos de los núcleos científicos y los posibilitan, para el beneficio de todos los IP.

Los IP están organizados en 10 subgrupos dirigidos por líderes de subgrupo:

• Reconocimiento de glicanos del huésped por parte de microorganismos
• Reconocimiento inmunológico de los glicanos
• Los glicanos en la comunicación entre células inmunes
• Los glicanos en el desarrollo y la fisiología
• Los glicanos en la biología del cáncer
• Los glicanos en la conformación y función de las proteínas
• Glicómica analítica
• Síntesis química y microarrays de glicanos
• Glicobiología estructural 3-D
• Bioinformática

Los subgrupos realizan 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 de la GBP. Las contribuciones de los investigadores principales para dilucidar los paradigmas que definen la función de la GBP se recogen en las bases de datos del CFG, así como en publicaciones de investigación y artículos de revisión.

Núcleos

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

• El núcleo administrativo (A) , ubicado en el Scripps Research Institute , brinda apoyo al comité directivo de CFG, a los núcleos y a los investigadores participantes, planifica reuniones y talleres, publica un boletín trimestral, facilita las solicitudes de recursos, realiza un seguimiento de las publicaciones relacionadas con CFG y redacta informes de progreso para el NIGMS. El núcleo A también trabaja en estrecha colaboración con el núcleo B para actualizar y desarrollar contenido nuevo para el sitio Functional Glycomics Gateway.
• El núcleo de bioinformática (B) , ubicado en el Instituto Tecnológico de Massachusetts , es responsable de adquirir, almacenar y difundir todos los datos e información relacionados con el CFG. Para ello, el núcleo B trabaja con Nature Publishing Group para desarrollar el sitio Functional Glycomics Gateway del CFG. En este sitio, el núcleo 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, el núcleo B colabora con los núcleos científicos para desarrollar herramientas bioinformáticas para la minería y predicción de datos ^{[2] [3]}
• El núcleo de glucotecnología analítica (C) , ubicado en el Imperial College de Londres , ofrece perfiles de espectrometría de masas de glicanos ligados a proteínas N y O de células de mamíferos, y da máxima prioridad a poblaciones puras de células inmunes humanas o murinas. ^{[4] [5]}
• El núcleo de síntesis de matrices de glicanos (D) , ubicado en el Instituto de Investigación Scripps , produce y recopila compuestos de carbohidratos (monosacáridos, disacáridos, etc.), proteínas de unión a glicanos y anticuerpos anti-glicanos para su distribución a los investigadores. Muchos de estos reactivos fueron aportados generosamente por los investigadores participantes. El núcleo D también sintetiza glicanos para la matriz de glicanos CFG e imprime la matriz de glicanos CFG (consulte el núcleo H a continuación) ^{[6] [7] [8]}
• Gene Microarray Core (E) , ubicado en el Scripps Research Institute , analiza muestras de ARN proporcionadas por investigadores en un chip de glicogen diseñado a medida y desarrollado con tecnología Affymetrix . El chip contiene conjuntos de sondas diseñados para monitorear la expresión de aproximadamente 2000 genes humanos y de ratón, incluidas las glicosiltransferasas, las proteínas de unión a glicanos, las proteínas de degradación de glicanos, las proteínas de transporte de proteínas intercelulares, los transportadores de azúcar, las moléculas de adhesión, las interleucinas, las mucinas, los factores de crecimiento, las citocinas, las quimiocinas y más. ^[9]
• El Centro de Transgenia de Ratones (F) , que antes se encontraba en el Instituto de Investigación Scripps , ya no existe. Entre 2001 y 2009, el Centro F generó 26 líneas de ratones knock-out totales y condicionales deficientes en proteínas de unión a glucanos o glicosiltransferasas. Todas las cepas del Centro F ahora están archivadas en el Centro de Recursos Regional de Ratones Mutantes (MMRRC) en la Universidad de California, Davis o en el Laboratorio Jackson (Jax). Como servicio a la comunidad, el CFG aún mantiene un sitio en el Portal de Glicómica Funcional para ayudar a los investigadores a localizar posibles fuentes de líneas de ratones knock-out de glucógeno.
• El núcleo de fenotipos de ratones (G) , ubicado en el Instituto de Investigación Médica Sanford-Burnham , trabaja con investigadores “mentores” participantes para evaluar la histología, la hematología, el metabolismo, la función inmunológica y el comportamiento de las líneas de ratones generadas por el núcleo F con el fin de describir los resultados fenotípicos de la eliminación de uno o más glucógenos. A discreción del Subcomité de Ratones, el núcleo G también evalúa ocasionalmente las líneas de ratones proporcionadas por los investigadores.
• El núcleo de interacción proteína-glucano (H) , ubicado en la Universidad Emory , analiza lectinas, anticuerpos, antisueros, microorganismos o presuntas proteínas de unión a glucanos generadas por investigadores de origen humano, animal y microbiano en una matriz de glucanos de mamíferos para determinar la especificidad de los carbohidratos e identificar ligandos específicos. La versión actual de la matriz (v4.1), desarrollada e impresa por el núcleo D, contiene 465 glucanos diferentes. ^{[10] [11]}

Comité Directivo

El CFG está dirigido por un comité directivo presidido por el Dr. James C. Paulson , profesor del Scripps Research Institute e investigador principal de la subvención para el CFG. El resto del comité lo componen once expertos en glicómica y un responsable científico del NIGMS.

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

Recursos

Los recursos y servicios de CFG descritos anteriormente son gratuitos para el uso de los investigadores que estudian la compleja biología que gobierna las interacciones de las proteínas que se unen a los 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 del núcleo correspondiente la revisa y se comunica con el investigador si se necesita más información. Una vez que el director del núcleo finaliza una solicitud y determina si el núcleo es capaz o no de cumplirla, el Comité Directivo de CFG revisa la solicitud para su aprobación final.

La membresía en el CFG no es un requisito para recibir recursos, pero la institución de un 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 investigadores principales y los datos obtenidos por los investigadores en sus propios laboratorios utilizando los 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 glicanos y glicosiltransferasas están diseñadas para ayudar a integrar los datos y evaluar el progreso en relación con el objetivo general. ^[12]

La forma más fácil 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 de la IUPAC en el cuadro de búsqueda en la parte superior del Portal de Glicómica Funcional.

Fondos

En 2001, el CFG recibió una subvención de cinco años por 34 millones de dólares del NIGMS. ^[13] En 2006, la subvención de cinco años se renovó por otros cinco años con 40,7 millones de dólares adicionales. ^[14] La financiación de la subvención 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.

Referencias

1. Nota de prensa del NIGMS: "NIGMS otorga una 'subvención Glue' para estudiar el lenguaje 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". Nature Methods . 2 (11): 817–24. doi :10.1038/nmeth807. PMID  16278650. S2CID  4644919.
3. Taniguchi N, Paulson JC (mayo de 2007). "Fronteras en glicómica; bioinformática y biomarcadores en enfermedades. 11-13 de septiembre de 2006, Natcher Conference Center, campus del 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 la N- y O-glicosilación de tejidos y células". Current Opinion in Structural Biology . 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 inmunitario de los mamíferos". Inmunología y biología celular . 86 (7): 564–73. doi : 10.1038/icb.2008.54 . PMID  18725885. S2CID  46283701.
6. Una nueva tecnología permitirá avanzar en nuestra comprensión del papel de las complejas cadenas de azúcar que decoran la superficie de las células del organismo. News-Medical.Net . 8 de diciembre de 2004.
7. Paulson JC, Blixt O, Collins BE (mayo de 2006). "Puntos dulces en glicómica funcional". Nature Chemical Biology . 2 (5): 238–48. doi :10.1038/nchembio785. PMID  16619023. S2CID  22207047.
8. Blixt O, Razi N (2006). "Síntesis quimioenzimática de bibliotecas de glicanos". Glycobiology . Métodos en enzimología. Vol. 415. págs. 137–53. doi :10.1016/S0076-6879(06)15009-0. ISBN 9780121828202. Número de identificación personal  17116472.
9. Comelli EM, Amado M, Head SR, Paulson JC (2002). "Microarray personalizado para glicobiólogos: consideraciones para el perfil de expresión génica de la 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 glicanos covalentes impresos para el perfil de ligandos de diversas proteínas de unión a glicanos". Actas de la Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos de América . 101 (49): 17033–8. Bibcode :2004PNAS..10117033B. doi : 10.1073/pnas.0407902101 . PMC 534418 . PMID  15563589. 
11. Alvarez 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. Número de identificación personal  17116481.
12. Raman R, Venkataraman M, Ramakrishnan S, Lang W, Raguram S, Sasisekharan R (mayo de 2006). "Avanzando en la glicómica: estrategias de implementación en el consorcio para la glicómica funcional". Glycobiology . 16 (5): 82R–90R. doi : 10.1093/glycob/cwj080 . PMID  16478800.
13. "Subvenciones para 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