糖生物学——生物化学领域的广袤前沿.pdfVIP

生物堂教堂!堂塑生l釜翌鲞)整!!塑 糖生物学——生物化学领域的广袤前沿 雷桅 汤绍虎 孙 敏’ (西南大学生命科学学院重庆400715) 土规明 (西南科技大学生命科学与工程学院四川绵阳621010) 摘薹糖生物学是在“耱链为生物信息分子的水平上阐明多细胞生物生命现象的--fl科学。本文介绍了糖生物学的研究内容 】三l段发展现状和动向。 关键词糖生物学糖组学糖链糖轻合物 1993年，在旧金山召开的首届国际糖生物工程会膜脂相连，有时也包括膜中的糖蛋白。 议上，著名生物化学家哈特(Hart)认为：生物化学中最 细胞生物学研究发现，糖被上能直接感应信息分 后一个广袤前沿——糖生物学的时代正在加速来临。 子的表面受体多为膜上的功能性糖蛋白或糖脂结构， 这次会议向世界昭示了生命科学中又一门新的前沿分 如霍乱毒素受体、百日咳毒素受体，另一些是糖脂和糖 支学科——糖生物学的兴起。 蛋白复合物，如促甲状腺素受体。表面受体的功能主 1糖生物学的研究内容 要是同大的信号分子或小的亲水性信号分子作用，传 20世纪90年代以来，无数科学事实证明，糖生物递信息[“。 学和随之诞生的糖生物工程是生物化学中极具潜力和 2．1．2糖鞘脂与信息传递糖鞘脂广泛存在于所有 极为重要的前沿领域。 真核细胞的细胞膜上，其脑酰胺部分插人细胞膜脂双 层的外层，糖链伸出细胞膜之外。这种分布上的特点， 糖生物学(glycobiology)是研究糖链等糖缀合物的 化学结构、生物合成和生物功能的-f3学科，研究内容 为感受外界的化学信息提供了拓扑学上的依据。另 包括糖化学、糖链生物台成、生物功能和操作技术等， 外，它的分子质量小，可在膜面任意存在，具备膜上“快 涉及分子生物学、细胞生物学、神经生物学、病理学和 速反应部队”特性，有能力去实现糖蛋白无法完成的一 免疫学等学科。哈特(1994)认为“糖生物学是生物化些特殊功能。在细胞信号传递系统中，糖鞘脂不仅协 学与生物医学交叉点的新前沿”。糖生物学研究将成 助糖蛋白进行信息传递，还直接或间接地影响糖蛋白 为未来生命科学的中心研究课题之一【“。 的信息功能。 核酸、蛋白质、糖是涉及生命活动本质的三大生物 从某种意义上讲，一切生理活动都可归纳为识别 分子。人类对核酸和蛋白质的认识已深入到功能基因 与瀑布效应两个步骤饽j。信号转导途径的级联放大 组学和功能蛋白质组学．同时也已认识到糖类是重要 作用(瀑布效应)是介导原初信号与发育表型变化的 的生物信息分子，是基因信息的延续。在基因组学和 总策略．是信息系统得以存在和运转的基本条件，这一 蛋白质组学发展的同时，产生了糖组学(glycomics)并级联过程是依靠蛋白质的可逆磷酸化完成的。蛋白质 受到人们的重视。且应该把基因组学、蛋白质组学和糖 可逆磷酸化已被公认为是化学修饰最常见的方式，是 组学作为一个整体来研究，以破译不同于核酸和蛋白 信息传递的主要化学基础之一。然而，事实证明这种 质所携带的密码即糖密码【2J。 依赖磷酸化的级联效应是必须受到严格控制的，糖鞘 糖缀合物是含有一种或多种糖基的分子．以共价 脂的作用就是抑制激活受体的磷酸化反应L6J。糖鞘 方式与多肽、蛋白质、脂质等生物或非生物非糖分子相 脂影响受体功能的另一方式是改变受体与其特异配体 连口J。糖链，作为糖缀合物的一种，大多是膜蛋白和 的亲和力，受体构象改变，与配体的亲和力降低。 分泌蛋白的结构组分，通过糖基化影响蛋白质功能，与 2．2糖与植物的病理防御当病原微生物侵染植物 细胞通讯、信号转导密切相关。基因通过其编码的蛋