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化学において、グリコシド/ ˈ ɡ l aɪ k ə s aɪ d /は、糖がグリコシド結合を介して別の官能基に結合した分子です。グリコシドは生物において数多くの重要な役割を果たしています。多くの植物は、不活性グリコシドの形で化学物質を貯蔵しています。これらは酵素加水分解によって活性化され、[ 1 ]糖部分が切断されて化学物質が使用可能になります。このような植物グリコシドの多くは医薬品として使用されています。ヘリコニウス属の蝶のいくつかの種は、捕食者に対する化学防御の形態としてこれらの植物化合物を取り込むことができます。[ 2 ]動物や人間では、毒物は体外への排出の一部として糖分子に結合することがよくあります。
正式には、グリコシドとは、糖基がアノマー炭素を介してグリコシド結合によって別の基と結合している分子のことである。グリコシドは、O-（ O-グリコシド）、N-（グリコシルアミン）、S-（チオグリコシド）、またはC-（C-グリコシド）グリコシド結合によって連結される。国際純正・応用化学連合（IUPAC）によれば、「 C-グリコシド」という名称は誤称であり、好ましい用語は「C-グリコシル化合物」である。[ 3 ] 上記の定義はIUPACが使用しているものであり、立体化学的配置を正しく割り当てるためにハワース投影法を推奨している。[ 4 ]
多くの著者は、分子がグリコシドとして認められるためには、糖が非糖に結合している必要があると規定しており、多糖類は除外される。この場合、糖基はグリコン、非糖基はアグリコンまたはグリコシドのゲニン部分と呼ばれる。グリコンは、単一の糖基（単糖）、2つの糖基（二糖）、または複数の糖基（オリゴ糖）から構成される。
最初に同定されたグリコシドは、1830年にフランスの化学者ピエール・ロビケとアントワーヌ・ブートロン＝シャルラールによって発見されたアミグダリンである。 [ 5 ]
N-グリコシド結合を含む分子はグリコシルアミンとして知られています。生化学の多くの著者はこれらの化合物をN-グリコシドと呼び、グリコシドとまとめて扱っていますが、これは誤称とみなされ、IUPACによって推奨されていません。グリコシルアミンとグリコシドは糖複合体としてまとめられており、その他の糖複合体には、糖タンパク質、糖ペプチド、ペプチドグリカン、糖脂質、リポ多糖類などがあります。
グリコシドの化学的性質の多くは、グリコシド結合に関する記事で説明されています。例えば、グリコン部分とアグリコン部分は、酸存在下での加水分解によって化学的に分離でき、アルカリによって加水分解することもできます。また、グリコシド結合を形成および切断できる酵素も数多く存在します。最も重要な切断酵素はグリコシド加水分解酵素であり、自然界で最も重要な合成酵素はグリコシルトランスフェラーゼです。グリコシンターゼと呼ばれる遺伝子改変酵素が開発されており、これらは高収率でグリコシド結合を形成できます。
グリコシド結合を化学的に合成する方法は数多く存在する。フィッシャーグリコシド化とは、保護されていない単糖類とアルコール（通常は溶媒として）を強酸触媒の存在下で反応させてグリコシドを合成する方法である。ケーニッヒ・クノール反応は、グリコシルハライドとアルコールを炭酸銀や酸化水銀などの金属塩の存在下で縮合させる反応である。
グリコシドは、グリコン、グリコシド結合の種類、およびアグリコンによって分類することができる。
グリコシドのグリコン基がグルコースであれば、その分子はグルコシドです。フルクトースであれば、その分子はフルクトシドです。グルクロン酸であれば、その分子はグルクロニドです。など。体内では、毒性物質は水溶性を高めるためにグルクロン酸と結合することが多く、その結果生じたグルクロニドは体外に排出されます。化合物は、グリコンの種類に基づいて一般的に定義することもできます。例えば、ビオシドは二糖類（ビオース）グリコンを持つグリコシドです。
グリコシド結合が環状糖分子の平面の「下」にあるか「上」にあるかによって、グリコシドはα-グリコシドまたはβ-グリコシドに分類される。α-アミラーゼなどの一部の酵素はα結合のみを加水分解できるが、エマルシンなどの他の酵素はβ結合のみに作用する。
グリコンとアグリコンの間には、4種類の結合が存在する。
グリコシドは、アグリコンの化学的性質に基づいて分類されることもある。生化学や薬理学の分野においては、この分類が最も有用である。
アルコール性配糖体の一例として、ヤナギ属植物に含まれるサリシンが挙げられる。サリシンは体内でサリチル酸に変換され、サリチル酸はアスピリンと構造がよく似ており、鎮痛作用、解熱作用、抗炎症作用を持つ。
これらの配糖体は、アントラキノン誘導体であるアグリコン基を含んでいます。これらは緩下作用を持ちます。主に双子葉植物に見られますが、単子葉植物であるユリ科植物は除きます。センナ、ダイオウ、アロエなどの植物に含まれています。アントロンとアントラノールは、アントラキノンの還元型です。
ここで、アグリコンはクマリンまたはその誘導体である。例えば、アプテリンは冠動脈を拡張させ、カルシウムチャネルを遮断することが報告されている。その他のクマリン配糖体は、オランダビユ（Psoralea corylifolia）の乾燥葉から得られる。
この場合、アグリコンはベンゾ-γ-ピロンと呼ばれる。
この場合、アグリコンにはシアノヒドリン基が含まれています。シアノ配糖体を生成する植物は、それらを液胞に貯蔵しますが、植物が攻撃されると、放出されて細胞質内の酵素によって活性化されます。これらの酵素は分子の糖部分を除去し、シアノヒドリン構造が崩壊して有毒なシアン化水素を放出します。液胞に不活性な形で貯蔵することで、通常の条件下では植物に損傷を与えることを防ぎます。[ 6 ]
草食動物を寄せ付けない役割を果たすことに加えて、一部の植物では発芽、芽の形成、炭素と窒素の輸送を制御し、おそらく抗酸化物質としても作用します。[ 6 ]シアン配糖体の生成は進化的に保存された機能であり、シダ植物のような古い種から被子植物のような最近の種まで見られます。[ 6 ] これらの化合物は約3,000種の植物によって作られています。スクリーニングでは、栽培植物の約11%に見られますが、植物全体ではわずか5%です。人間がこれらの化合物を選抜してきたようです。[ 6 ]
例としては、苦扁桃の木から作られるアミグダリンやプルナシンなどがある。シアン配糖体を生成する他の種としては、ソルガム（最初に同定されたシアン配糖体であるデュリンが最初に単離された）、大麦、亜麻、シロツメクサ、そしてリナマリンやロタウストラリンを生成するキャッサバなどがある。[ 6 ]
アミグダリンとその合成誘導体であるラエトリルは、癌治療薬として研究され、代替医療として大々的に宣伝されましたが、効果がなく危険です。[ 7 ]
Dryas iuliaやParnassius smintheusなどの一部のチョウの種は、宿主植物に含まれるシアン配糖体を、その不味さによって捕食者から身を守る手段として進化させてきた。[ 8 ] [ 9 ]
ここで、アグリコンはフラボノイドである。この大きなグリコシド群の例としては、以下のようなものがある。
フラボノイドの重要な効果の一つに、抗酸化作用がある。また、毛細血管の脆弱性を低下させる効果も知られている。
ここで、アグリコンは単純なフェノール構造です。一例は、クマコケモモArctostaphylos uva-ursiに含まれるアルブチンです。尿の消毒効果があります。
これらの化合物は水と振ると永久に泡立ちます。また、赤血球の溶血を引き起こします。サポニン配糖体は甘草に含まれています。その薬効は去痰作用、コルチコイド作用、抗炎症作用によるものです。ステロイドサポニンは、半合成グルココルチコイドやプロゲステロンなどの他のステロイドホルモンの製造の重要な出発物質です。たとえば、ヤマイモ（Dioscorea wild yam）には、配糖体ジオシンの形でサポゲニンジオスゲニンが含まれています。ジンセノサイドは、オタネニンジン（中国人参）とアメリカニンジン（Panax quinquefolius ）由来のトリテルペン配糖体とジンセンサポニンです。一般的に、有機化学ではサポニンという用語の使用は推奨されていません。なぜなら、多くの植物成分は泡を生成し、多くのトリテルペングリコシドは特定の条件下では両親極性を示し、界面活性剤として作用するからです。バイオテクノロジーにおけるサポニンのより現代的な用途は、ワクチンのアジュバントとしてです。Quillaja saponaria Molinaの樹皮から単離されたQuil Aとその誘導体QS-21は、外来抗原に対するTh1免疫応答と細胞傷害性Tリンパ球（CTL）の産生の両方を刺激するため、サブユニットワクチンや細胞内病原体に対するワクチン、治療用癌ワクチンでの使用に理想的ですが、前述の溶血の副作用があります。[ 10 ]サポニンはまた、反芻動物のアンモニア濃度とメタン生成を減少させることで反芻微生物発酵を改善する可能性のある天然の反芻抗原虫剤でもあります。[ 11 ]
これらのグリコシドでは、アグリコン部分はステロイド核です。これらのグリコシドは、ジギタリス属、シラー属、ストロファンツス属の植物に見られます。これらは、うっ血性心不全（歴史的には生存率を改善しないことが認識されており、現在では他の薬剤が好まれています）や不整脈などの心疾患の治療に使用されます。
ステビア（Stevia rebaudiana Bertoni ）に含まれるこれらの甘味配糖体は、ショ糖の40～300倍の甘味を持つ。主要な2つの配糖体であるステビオシドとレバウジオシドAは、多くの国で天然甘味料として使用されている。これらの配糖体は、アグリコン部分としてステビオールを持つ。グルコースまたはラムノース-グルコース複合体がアグリコンの両端に結合して、さまざまな化合物が形成される。
名前に接頭辞「チオ-」が含まれていることから、これらの化合物は硫黄を含んでいることがわかる。例としては、黒からし菜に含まれるシニグリンや、白からし菜に含まれるシナルビンなどが挙げられる。