糖生物学与糖组学 Glycobiology and Glycomics（张页）.ppt

糖生物学与糖组学Glycobiology and Glycomics北京大学基础医学院细胞生物学系张页 目录 一、从基因组到糖组 二、真核细胞中的糖缀合物 三、碳水化合物酶 四、凝集素 五、糖脂 六、膜蛋白的糖基磷脂酰肌醇锚链 七、氨基聚糖与蛋白聚糖 八、微生物多糖与植物多糖 九、糖缀合物的生物学作用与相关疾病 十、常用研究方法与技术 一、 从基因组到糖组 1，有关学科 2，生物缀合物的概念 3，几个与“糖”有关的基本概念 4，关于单糖的重要概念 5，关于糖链的重要概念 6，人体糖缀合物上存在的糖基种类 7，专业期刊与网站 一、 从基因组到糖组 1, 有关学科 专业学科 Glycosciences: Glycochemistry Glycobiology Glycotechnology glycoengineering 其它一些交叉学科: Glycoimmunology Carbohydrate histochemistry Sialobiology (唾液酸生物学) 化学糖生物学 (Chemical Glycobiology) 一、 从基因组到糖组 1, 有关学科 专业学科 Glycosciences: Glycobiology: Study of the structure, chemistry, biosynthesis, and biological functions of glycans and their derivatives. 糖生物学（Glycobiology）：是研究糖类（即碳水化合物）及其衍生物的结构、代谢、生物学功能、以及与疾病的关系的科学，是当代生物有机化学和分子细胞生物学的一个活跃的交叉学科前沿。 一、 从基因组到糖组 Glycobiology: 糖类作为生物能源分子的重要性在经典的生物化学领域中早已得到广泛的探讨和论述，然而这部分内容只是当代糖生物学研究的一个小小的分支. 糖生物学主要关注的是糖类作为信息分子和调节分子在生物体的各项正常生命活动和病理状态下所发挥的作用. 一、 从基因组到糖组 Glycobiology: 糖链具有比核酸和肽链更大的潜在信息编码容量. 6种不同的氨基酸理论上可以形成105种不同的结构， 而6种不同的单糖则可形成1012种不同结构。 一、 从基因组到糖组 1, 有关学科 糖科学的发展历史: 二十世纪两大拯救了亿万人生命的传奇性医学发现，其科学基础均直接与糖类有关: （1）血型的发现和配型输血技术。 Landsteiner: 1930年诺贝尔生理和医学奖：该项医学革命的科学基础涉及天然抗糖抗体、血型糖抗原的表达、糖基转移酶基因的多态性等多项糖生物学研究领域。 一、 从基因组到糖组 糖科学的发展历史: （2）青霉素的发现。 青霉素通过阻断细菌肽多糖的合成，破坏了细菌细胞壁的基本结构，发挥出强大的杀菌活性。继青霉素之后，目前已发现了逾万种抗生素。这些抗生素中有很大一部分或者通过直接或间接干扰糖类的结构和功能发挥其生物学活性，或者本身即是糖苷类物质，如较著名的有氨基糖苷类（如链霉素）、大环内酯类（如阿奇霉素）、万古霉素等。 一、 从基因组到糖组 糖科学的发展历史: （2）青霉素的发现。 当今抗生素的应用已经远远超出了抗感染的范畴。例如在抗癌化疗药物中，包括阿霉素、柔红霉素、博莱霉素等在内的糖苷类抗生素在临床上发挥着重要作用。而一些能够干扰癌细胞糖链合成的抗生素如衣霉素（tunicamycin）、去氧野尻霉素（deoxynojirimycin）、苦马豆素（swainsonine）等的抗癌活性亦得到了验证，并正在进行进一步的研究和结构改进。 一、 从基因组到糖组 预测: 二十一世纪拯救亿万人生命的传奇性医学发现将是什么？ （1）可注射的组织工程、器官移植、器官再生 糖科学的突破实例：血小板的永久保存 人工冬眠：H2S；其他机制有糖类参与：种子、缓步虫 器官再生：细胞分化、细胞极性与糖生物学 一、 从基因组到糖组 预测: 二十一世纪拯救亿万人生命的传奇性医学发现将是什么？ （2）新抗癌药、抗肿瘤疫苗 糖苷类抗癌药、以糖类为靶点的抗癌药、抗肿瘤糖疫苗 （3）其他糖类药物：潜力无限 例：阿卡波糖 一、 从基因组到糖组 1, 有关学科 糖科学的发展历史: E. Fischer: 单糖的立体化学结构: 打开了二十世纪生物化学的第一道大门， 获1902年诺贝尔奖。 “以糖类为基础的细胞体系为生物化学层次和细胞层次上的进化提供了成功的起点” (Gest Schopf) 。 50年代：流感病毒感染细胞的机制。 80年代：糖苷酶、糖基转移酶克隆，抗糖单抗 90年代：glycogene K