1、毕业论文文献综述生物工程凝集素研究概况摘要凝集素是一类具有糖结合专一性，可促使细胞凝集的蛋白质。广泛分布于植物、动物和微生物中。近年来凝集素研究发展迅速，凝集素对糖的特异结合性以及凝集素在不同生物或同一生物不同组织中的分布多样性决定了它在动植物以及微生物体内有重要而特殊的生物学功能。它们在科学的多个领域中均有重要应用价值。不同来源凝集素的特点、分布及作用机制各不相同。凝集素有促有丝分裂、细胞识别、抗虫、抗病毒等诸多方面的作用。在生物养殖、生物工程、生理活动调控、疾病防治等方面展示出广阔的应用前景。关键词凝集素；生物学功能；应用前景；作用机制1凝集素概述11分布与分类凝集素（LECTIN）首先是
2、从豆科植物种子中发现的，后来其来源扩展到根、茎、叶各个部份，进而扩展到非豆科植物、动物、微生物，包括真核生物、原核生物、单细胞生物、多细胞生物，几乎无处不在12。已发现的微生物凝集素一般分布在体表，胞质中少见。PSEUDOMONASAERUGINOSA是原核生物中仅知的分布于胞质内的凝集素3。对于凝集素通常有3种分类法（1）根据其在细胞中存在的部位分可溶性和膜结合两类，前者主要存在于胞浆，核质中也有；（2）根据单糖对凝集素活性的抑制作用来研究凝集素的糖结合专一性，以此可分为6类34与D甘露糖或D葡萄糖结合；与2乙酰氨基2脱氧D葡萄糖结合；与2乙酰氨基2脱氧D半乳糖结合；与D乳糖结合；与L岩藻糖
3、结合；与唾液酸结合；（3）根据其来源分，这是人们较为习惯和常用的分类法，此法将凝集素分为植物包括细菌、真菌等微生物凝集素和动物凝集素，也有称前者为外源性凝集素，后者为内源性凝集素5。12凝集素结构凝集素是一类专一识别糖并与之非共价、可逆地结合的蛋白质或糖蛋白。凝集素的生物学作用，主要是由凝集素对糖的专一识别发生的，而凝集素与糖的结合是通过其分子肽链中的活性部位，即专一结合糖的区域实现的，与凝集素分子中共价结合的糖无关6。现有的研究资料表明，虽然来源各异的凝集素在结构上确有不同，但一些同源家族的凝集素却具有一些共同的结构性质，这正是凝集素最新分类法的基础。构成凝集素的蛋白质和糖两个部分，蛋白质占
4、的百分比大，糖的含量较少7。一般都是几个单糖构成寡糖链，寡糖链再以两类方式与蛋白质肽链相连。一类糖链与肽链通过GLCNAC1ASN连接，称血清型糖蛋白，亦称天冬酰胺ASN连接或N连接的糖蛋白；另一类糖链与肽链由GALNAC1SER/THR连接为粘蛋白型糖蛋白，亦称O连接糖蛋白8。N连接的糖蛋白合成过程是以长萜醇DOLICHO1作为糖链载体，在糖基转移酶的作用下，先将UDPGLCNAC分子中的GLCNAC转移至长萜醇，然后再逐个加上糖基，形成N连接寡糖链。此寡糖链再作为一个整体和天冬酰胺残基的酰胺氮连结；而O连接糖蛋白合成过程中不需要糖链载体，只在GALNAC转移酶作用下，将UDPGALNAC中
5、GALNAC基转移至多肽链的丝氨酸或苏氨酸的羟基上，形成O连接寡糖9。2凝集素的作用21动物凝集素动物凝集素包括C型和S型，以膜整合及水溶性的形式存在，通过与体液中的糖配体如某些激素、细胞因子、生长调节因子等或细胞表面的糖配体相互作用，进行识别与结合来对细胞产生信号作用，引发细胞产生一系列反应，参与动物体的发育、内环境的稳定以及机体防御等功能10。动物凝集素在无脊椎动物的免疫识别中具有重要作用。如贝类只有细胞免疫而无体液免疫，血细胞表面的凝集素是它们识别异己的因子。这些细胞借助凝集素的作用，对病原体加以识别，并具有化学趋化性使之向病原体移动，伴随着吸附作用最终将病原体吞噬11。研究表明，鱼类凝
6、集素通过有效地识别和结合异己物质，提高吞噬细胞对异己物质的吞噬、杀灭作用。可作为防止外来微生物等入侵鱼体的一道防线。22植物凝集素对植物凝集素的专一性研究表明，外源多糖可能是许多植物凝集素最可能的受体，外源多糖包括真菌或植物病毒表面、昆虫或草食动物肠道细胞表面的糖蛋白12。基于凝集素和糖的相互作用，植物凝集素被认为和糖的运输、储存物质的积累、细胞间的互作以及细胞分裂的调控等有关13。植物凝集素可抵御细菌、真菌、病毒等病原体的入侵，具有杀虫作用。自然界中凝集素介导的防御反应主要以两种方式进行一种是通过直接作用来抵御摄食者的入侵；另一种是植物凝集素对病毒、细菌和真菌的间接作用方式14。而决定它们抗
7、性的就是它们的糖结合活性，即通过识别并结合入侵者上的糖结构，来参与抵抗植物病原和摄食者15。23微生物凝集素凝集素对微生物来说是与寄主发生关系的决定因素。目前发现的微生物凝集素大多通过其壁上凝集素对糖基的识别来实现对宿主的感染，所以它们往往在吸附作用中发挥重要作用16。微生物凝集素与其他生物凝集素一样，它们可与细胞膜表面的单糖或寡糖进行专一性的结合，以识别外来的各种信息。微生物凝集素正是通过这种专一性来识别寄主细胞膜上的糖链，与寄主发生关系。如不具有细胞壁凝集素的细菌突变株失去致病力17。细菌凝集素的抑制剂可以降低细菌的侵染几率。类似的，真菌和病毒的凝集素也与糖复合物结合有关。流感病毒可以与末
8、端是唾液酸的受体结合，用唾液酸酶来处理受体细胞可以使其对流感产生抗性。同时，一些细菌的凝集素参与吞噬作用，这具有重要的临床价值和研究意义。有研究表明，微生物凝集素还具有贮存蛋白的功能，这些凝集素多分布在微生物体的胞质内18。3凝集素基因的克隆从1982年HOFFMAN等克隆了第一个凝集素基因到现在已克隆了大量的凝集素基因，仅植物凝集素基因就达222个，它们大多编码豆科凝集素和单子叶植物甘露糖结合凝集素家族成员。通过对已克隆的凝集素基因的序列分析人们获得了凝集素在分类上更为详尽的信息。同样通过对凝集素基因的序列分析，有可能从基因水平上揭示凝集素功能的作用机制。比如豌豆种子中PSL基因由于有对碱性
9、亮氨酸拉链蛋白BZIP高度亲和力的启动子，从而解释了豌豆根或植株其它部位的凝集素的量在整个生命循环过程中达微克数量级19。人们已得到在体外具抗真菌活性的凝集素基因，凝集素抗虫基因更是已应用于基因工程。4展望凝集素已在许多领域有广泛的应用，在分子结构等方面亦积累了大量资料，可是它的功能一直困绕着人们。如前所述凝集素的功能研究已取得了有意义的进展，凝集素的功能与其多重结合性质是分不开的。如果能深入的了解微生物凝集素在生物体内所扮演的角色，调整和发挥凝集素对人们生产和生活有利的一面，将有利于发掘和利用微生物这一资源宝库以造福人类。通过对凝集素基因的克隆研究发现编码凝集素家族蛋白的基因都互有联系，这些
10、同源基因很可能是由一个先祖基因在复制和分离过程中产生的，这就使不同的蛋白质分子获得了不同的防御性质。这可能意味着一些由凝集素基因调控的事件在同一基因家族甚至不同家族中发挥作用。近年来人们探讨较多的是通过凝集素基因扩大根瘤菌宿主范围的可能性，如果能在这方面取得突破的话，在理论和实践上具有重要意义。参考文献1SHARON，NRESEARCHMTIBS1993182212SHARON，NLISLECTINESASCELLRECOGNITIONJMOLECULESSCIENCE，19892462273GARBERN，GEUMPELU，BELZA，ETALSPECIFICITYOFTHEDGALACTO
11、SEBINDINGLECTINOFPSEUDOMONASAERUGINOSAANDITSSTRONGBINDINGTOHYDROPHOBICDERIBATIEVESOFDGALACTOSEANDTHIOGALACTOSEBIOCHEMJBIOPHYSACTA，1992，11163313334郭锰凝集素的双功能性质凝集素新定义J国外医学分子生物学分册，199012355张世明，崔贞福，吴孟超内源性凝集素介导的MTX拟糖蛋白对肝癌细胞的靶向杀伤作用J生物化学与生物物理学报，1991，2365436陈惠黎糖复合物的结构和功能M上海上海医科大学出版社，19977曾麒燕周德义凝集素的寡糖链结构分析及临床
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13、物保护，2000，173“26626915杨晓泉，张水华植物蛋白中的抗营养因子J食品科学，2001，39116SHARON，NLISHRESEARCHTIBS1987，1248817SHARON,N，LISHLEGUMELECTINSALARGEOFHOMOLOGOUSPROTEINSJFASEBJ，1990，43198320818STEFENROSEN，KLAASSJOLLEMA，MARTENVEENHUIS，ETALACYTOPLASMICLECTINPRODUCEDBYTHEFUNGUSARTHROBOTRYSOLIGOSPORAFUNCTIONSASASTORAGEPROTEINDURINGSAPROPHYTICANDPARASITICGROWTHJMICROBIOLOGY，1997，1432593260419GATEHOUSEAMR，POWELLKS，PEUMANSWJ，ETALINSECTICIDALPROPERTIESOFPLANTLECTINSTHEIRPOTENTIALINPLANTPROTECTIONABIOMEDICALPERSPECTIVESLECTINSCNEWYORKTAYLORANDFRANCIS1995353717
