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1、从糖的角度认识生命 我国重大基础研究问题 转基因植物 食品及其安全性水稻及其重要农作物基因组研究农业动物遗传育种与生物克隆农作物和森林重大病虫害机理及其调控草地退化的生态系统恢复重建长江流域生物多样性与生态系统环境污染的生物检测和防治生物可降解材料的研究及应用 计划生育与人口控制疾病基因组学心脑血管疾病的防治肿瘤疾病的发病机理及其防治衰老机制与老年疾病的防治药物成瘾的机制及防治遗传病及肿瘤基因治疗环境基因组学药物基因组学基因诊断和预测中药现代化治疗性器官克隆研究 生物信息学糖生物学和糖化学功能性RNA分子研究分子进化的基本化学规律重要生命现象的蛋白组学生物芯片系统研究生物发育的基因表达调控脑发
2、育 感知系统研究 一糖类物质不仅是生物体的能源和结构材料 还是重要的生物信息分子 一 结构材料 纤维素 甲壳质 乙酰氨基葡萄糖 二 糖参与了生命的全过程 授精 发生 发育 分化 神经系统 免疫系统的性质维持 疾病的发生和发展 炎症 自身免疫疾病 老化 癌细胞异常增值及转移 病原体感染 植物与病原菌相互作用等 三 糖链是重要的生物信息分子 细胞表面密布糖链红血球 50万个载糖蛋白A 个红细胞膜血型糖蛋白含糖60 白血球 50万个白唾液酸蛋白 个酵母细胞壁结构 生物膜表面的糖链 糖与蛋白质结合成糖蛋白 N 糖苷键 O 糖苷键 糖链储存的信息量远大于核酸与蛋白质4种NMP可能的序列24种4种己糖可能
3、的序列36864种 糖类是高密度的信息载体 1糖苷键类型 2糖的种类 二肽 Gly LysLys Gly二糖 二糖生物学的前沿领域1 糖基化糖链对糖蛋白功能的影响 糖基转移酶 糖苷酶基因表达 活性调节 调控糖链的合成 开发利用糖基化的细胞识别功能2 细胞粘附分子 对糖綴合物糖链的识别作用 阐明碳链与蛋白质间的识别及介导的生命现象3 糖在微生物感染中的作用 微生物感染多数是由糖链介导的 阐明病原菌致病机制 为微生物感染疾病的治疗提供依据 三 糖链的生物功能及研究进展糖链的生物学功能1 影响新生肽链的折叠与缔合去糖基化的 1 抗胰蛋白酶 1 antitrypsin 不能折叠成正确的构象 如运铁蛋白
4、受体 transferrinreceptor 去糖基化后 则不能形成正常的二聚体 并因而影响受体的转运和功能2 糖链影响糖蛋白的分泌和定性去N 糖链的免疫球蛋白不能被分泌到胞外而留在内质网中3 糖链参与分子识别与细胞识别 分子识别 生物分子的选择性相互作用Ig AgE s激素与受体要求 两分子结合部位结构互补能产生作用力使酶分子结合 细胞识别 细胞表面两分子的识别受体 能与来自胞外的生物信息分子专一结合并将信息传递给效应器 离子通道配体 被受体识别并结合的生物活性分子 识别双方 识别标记 以糖基为识别标记的生命活动广泛存在有识别能力 能识别糖基并与糖结合多数为凝集素糖链几乎参与了所有识别过程
5、识别 诱导细胞生理和代谢状态改变的扳机 Asn 血浆老蛋白的清除 唾液酸糖蛋白 免疫球蛋白 蛋白类激素 载体蛋白等 Sia 23Gal 14GlcNAc 12man 16Man 14GlcNAc 14GlcNAc 13Sia 23Gal 14GlcNAc 14Man 12Sia 23Gal 14GlcNAc 1唾液酸 唾液酸酶 Sialidase sia sia sia Gal 1 4GlcNAc 1 Gal 1 4GlcNAc 142Gal 1 4GlcNAc 1 被Gal结合受体识别 糖蛋白 受体复合体 胞吞 肝细胞内化 糖蛋白在溶酶体内降解 Man 1 4 糖链与酶活性某些溶酶体葡萄糖苷
6、酶去除糖链后丧失活性5 糖链与激素活性人EPO含165个氨基酸残基 四天线碳链越多 体内活性越高N 糖链的核心部分为EPO表现活性所必须糖链分支及位置 平分天线 偏二天线 三天线 四天线 6 糖链与恶性肿瘤细胞癌变后 细胞表面作为可识别的标记物发生了变化 1 天线数增加 天线数增加是肝癌 胃癌 食道鳞状上皮癌最常见的糖链变化 天线数往往有正常情况下的二天线转变为三天线或四天线 有报道显示 三四天线可能与恶性肿瘤的转移潜力有正比关系 2 N 乙酰氨基乳糖重复顺序出现或增加乙酰氨基半乳糖 3 核心岩藻糖增加研究证明 岩藻糖增加是肝癌糖链最明显的变化 消化道癌分泌的AFP也有岩藻糖增加的现象 4 出
7、现偏二天线偏二天线只存在于恶性肿瘤中 L 岩藻糖 7 糖链与IgG活性 1 FC段糖链与巨噬细胞FC受体结合及补体激活有关 2 IgG糖链改变导致类风湿性关节 红斑狼疮等自身免疫性疾病 8 糖链与血型 FucGalGalGNAcGNAcGalGNAcGalGalnAc丝 苏 GalGNAcFuc A型GalNAcA型GalNAc O型 B型GalB型Gal FucGalGalGNAcGNAcGalGNAcGalGalnAc丝 苏 GalGNAcFuc AB型GalNAc Gal AB型GalNAc Gal FucGalGalGNAcGNAcGalGNAcGalGalnAc丝 苏 GalGNAc
8、Fuc O型 A型GalNAc或B型Gal A型GalNAc或B型Gal 9 糖链与精卵识别 卵透明带糖蛋白ZP 3中GalNAC介导精卵识别及精卵结合 10 糖链与细胞粘着细胞粘着 细胞因相互识别而聚集成群的能力粘附分子 识别糖链信息分子的蛋白质选择素 Selectin是一类依赖Ca2 的细胞表面糖蛋白可专一识别配体上唾液酸化 岩藻糖基化的寡糖链P 选择素E 选择素L 选择素L 选择素为归巣受体 淋巴细胞倾向与回归淋巴结的现象 与炎症 肿瘤转移 血小板聚集 血栓形成有关 识别与某些疾病的发生 人类面临的世纪灾难 艾滋病 获得性免疫缺陷综合症AIDS 世界艾滋病流行形势严峻 1981年 美国发
9、现首例艾滋病 2000年底 艾滋病感染者5790万 死亡达2080万 每年用于艾滋病的花费达5000亿美元 我国艾滋病流行的问题严重 1985年 国内发现首例外来艾滋病病人 预计至2001年年底 艾滋病感染者超1000万 每年以30 递增 说明我国艾滋病已进入快速增长期 艾滋病很可能成为新世纪的国家性灾难 3 关于艾滋病的研究进展 艾滋病的治疗药物的研制针对以下环节 阻止病毒与细胞表面受体结合抑制病毒逆转录酶的活性阻止病毒DNA与细胞DNA整合抑制病毒DNA与RNA的转录抑制病毒蛋白的成熟与释放治疗AIDS设计药物的思路 A抑制逆转录酶NRTIsZT 齐多夫定 ddi 去羟肌苷 ddc 扎西他
10、滨 3TC 拉米夫定 蛋白酶抑制剂PIs抑制HIV病毒的成熟 沙奎那韦 利托那韦 奈飞那韦 安普那韦 对甘露糖基专一结合的凝集素 影响HIV对人体的侵染硫酸化多糖 干扰gp120对CD4的结合 凝集素的概念与分类 糖类药物有广阔的前景 1糖类化合物是中药的重要成分2糖类药物举例 黄芪多糖增强免疫 抗肿瘤等猴头菌多糖改善胃功能银耳多糖改善免疫功能 生高白细胞猪苓多糖增强细胞免疫功能灵芝多糖增强免疫功能等 香菇多糖抗肿瘤药物胎盘脂多糖增强免疫功能肝素抗凝血 抗血栓玻璃酸粘弹性工具 滴眼液冠心舒抗凝血 调血脂 抗动脉粥样硬化 抗栓灵抗血栓降脂宁调血脂低分子肝素抗凝血 抗血栓硫酸软骨素抗动脉粥样硬化等硫酸软骨素A降血脂 抗动脉粥样硬化壳多糖人工皮肤 糖链的结构分析 一 糖链结构分析的一般步骤1糖蛋白的分离纯化2从糖蛋白释放完整的聚糖3聚糖的分离纯化4聚糖的纯度鉴定和相对分子质量测定5单糖组成的测定6完整聚糖链的序列测定 二 用于糖链结构测定的一些方法1化学方法 1 高碘酸氧化 2 甲基化分析 3 寡糖顺序降解2仪器测定法气相色谱 红外光谱 质谱 气质连机分析 核磁共振 破壁孢子粉粗多糖G C 图谱 灵芝子实体粗多糖G C 图谱 谢谢大家
