平成も最後の日になりました。皆さん、どのようにお過ごしでしょうか。散歩にでかけると、藤の花やキンラン（金蘭）が咲いており、初夏に感じられます。さて、糖鎖生物学入門記事の3回目です。(追記：一回目からまとめて糖鎖生物学入門を読みたい方は、固定ページのタブをクリックしてご覧ください。）
前回は糖鎖を構成する単位である単糖monosaccharideについて、その表記方法を含めて紹介しました。今回は単糖の構造について学びましょう。
炭水化物とはどんなものだろうか？：
前に紹介した単糖の一つ、グルコースをCarbodraw（註１）というソフトで書いたのがこの図です。赤が酸素原子、水色が水素原子です。
ではこの、このグルコースの水素原子と、水酸基OHを表示してみましょう。
すると、上の左の図のようにグルコース分子では、H（水素）とOH（水酸基）が上に向いたり、下に向いたりと、いろいろならんでいるのがよくわかります。OHやHは炭素からでている（炭素と結合している）ので、炭素の番号も合わせて表示すると上の右の図のようになります。水素のHと水酸基のOHがそれぞれ番号がついたグルコースの炭素にくっついているのがよくわかります。水はH2Oですが、単糖の各炭素原子に水素HとOH基が結合しており、まるで、炭素原子に水がくくりつけられているようにも見えますね。これが炭水化物という名前の由来です。
グルコースなどの単糖も炭水化物に属する化合物です。炭水化物は、分子式がCn（H2O）mという化学式で書けるものの総称です（最新の定義はもっと詳しいのがありますが、入門者にはこの古典的定義で十分です）。英語ではcarbohydrateといいます。hydrateという接尾語の意味は辞書のOxford English DictionaryではA compound of water with another compound or an elementなどと書いてあって、元素や化合物に水が結合した化合物が炭化水素であるということになります。グルコースの場合は、C6（H2O）6ということになり、図をみてみると、確かに一個の炭素あたり、水が一個結合しており、5の番号のついている炭素(5位の炭素といいます)のところだけが、ちょっと他と違っているのがわかりますね。これもこれでなかなか意味がある構造となっていそうですね。1位の炭素と5位の炭素の間は酸素がつないでいますので、5位と6位の炭素のところだけちょっと違うのに気づくと思います。
単糖は図にみられるように環状構造しているものが安定形です。輪を6つの原子でつくっているもの（6員環）と5つの原子で作っているもの（５員環）があります。グルコースは6員環です。酸素の隣の炭素から順に炭素原子に番号が振られています。この番号は、単糖が結合して糖鎖になるとき、何番目の炭素で結合していくかを記述するのに重要ですので、番号がついているんだということだけ覚えておいてください。
アノマー：
あと、真ん中あたりにβDというのがありますね。これは単糖の立体構造の違いを示すもので、αDのグルコースというのもあります。二つを比べてみると次の図のようになります。
違いはどこかわかりますか。1位の炭素でOHとHの向きが逆向きになっていますね。これだけの違いです。水溶液中ではこの二種類のグルコースが平衡状態で一定の比率で存在することがわかっています（純粋なαD グルコースを水にいれると、一部はβD グルコースに変化する。逆も同じです）。αとβの違いはこんなものです。（1位の炭素C-1がアノマー炭素とよばれ、αとβのタイプの分子はアノマーの関係にあるといいます。）
あとはDですが、Lというのが対になっています。L-glucoseという分子もあるわけです。ただ自然界にみられる単糖はほとんどがD型で、L型はフコースとイズロン酸だけなのでフコースとイズロン酸を描くときだけ注意してあとはD型を書けばよいことになります。
エピマーについて:
グルコースの化学式、C6（H2O）6という化学式をもつ単糖は他にもあります。ガラクトースとかマンノースがそれです。構造がどう違うかは以下の図で確認してみてください。
GlucoseとGalactoseの違いは、C-4位の炭素-4のOHとHの付き方ですね。
GlucoseとMannoseの違いは、C-2位の炭素のOHとHの付き方であることがわかります。
たったこれだけの違いですが、生物はこれらの単糖を使い分けているわけで、立体構造の重要性がわかりますね。このように糖の一個の炭素原子の立体配置の異性化したものをエピマーといいます。マンノースとガラクトースは、それぞれグルコースのエピマーです。
註１：Carbodrawについての警告です。糖鎖を描いているソフトはフリーソフトのCarbodrawですが、このソフトをGoogle検索などで探してダウンロードするのは危険ですのでやめてください。このソフトの開発は止まっており、作っていた会社もなくなっています。Google検索で探すと、やばそうなページがいっぱいヒットします。crackだのなんだのというタイトルのページ（このソフトはフリーソフトで登録も不要なもので、crackなど必要なわけがないのですが）があったりして、うっかりクリックすると妙なソフトをダウンロードさせられたり、セキュリティ上の被害を被る可能性もありますので注意してください。（5月1日追記：こちらのページからダウンロードするのは安全そうです。）
https://www.cmbn.no/tonjum/biotools-free-software.html
写真はキンラン（金蘭）と藤です。
