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广西轻工业 G1 X1Light Ind1 2001 年第 4 期

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糖类生命机理及在医药中应用黄鸣黎锡流 ( 华南理工大学食品与生物工程学院广东广州 510640)

摘要 : 本文论述了作为生命活动物质基础之一的糖类的生命机理、广泛的生物学功能以及在医药学中独特的生物应用。

带者和传递者调节着细胞的生长、发育、分化、代谢、受体作用、分子识别和免疫反映等现象和过程。一

关键词 : 糖 ; 糖链 ; 糖缀合物 ; 糖生物学 ; 糖类药物

些真核生物的病毒外壳蛋白质的正确折叠便与其糖

分类号 : TS20114 文献标识码 :A 文章编号 :1003 - 2673 ( 2001) 04 - 0010 - 03

糖、蛋白质和核酸是涉及生命活动本质的三类生物大分子 ,涉及到生命过程的主体方面 ,是维持生命机器正常运转的最重要的物质基础。在生命活动

链的加工有关 [ 4 ] 。许多糖缀合物分子中的寡糖链是发挥生物功能所必需的 , 理学决定着某些分子的组装、转运、消化、失活及分类储藏等。糖缀合物及单糖都可作为亲和层析的天然配基来进行蛋白质的分离和纯化 [ 5 ] 。近年来的研究表明 ,无论是基本的生命过程中 ,

中糖作为结构物质及能量物质的作用已被人们所熟悉 ,随着分子生物学及细胞生物学的发展 ,糖的其他诸多生物功能正在不断被认识。

如受精、受精卵细胞的分裂增值、发生、发育、分化细胞的合理立体配制、组织形成和控制机制、神经系

1 糖类在生命过程中的作用

发展中 ,如炎症及自身免疫疾病、老化、癌细胞异常

相当长一段时间以来 , 人们对遗传密码的研究主要集中在 DNA 、 RNA 上 ,而“糖类遗传密码” 这个崭新概念提出扩大了遗传问题的研究面。生命信息的准确传递是维持正常生命活动的基础 , 而三维结构的准确遗传和表达则是信息准确传递的物质结构基础。大量实验事实揭示糖类是重要的生物信息分子 ,是高密度的信息载体 ,参与许多的生理和病理过程 ,而且是基因信息的延续 [ 1 ] 。因此糖代谢失调必然引起全身性的各种疾病发生。在生物有机体内多糖分子具有广泛的生理功能 ,比较常见的有 : 植物、动物骨架的原料 ; 两种储存形式 ,其中淀粉是植物储存的养料 ,糖原是动物储存的养料 ; 复杂的生物功能 ( 如血型决定簇 [ 2 ] 、细胞识 [3 ] 别、降血糖血脂等) 。糖不仅可以多糖或游离寡糖的形式直接参与生命过程 ,而且还可以作为糖缀合物 ( 如糖蛋白、蛋白多糖及糖脂等) 参与许多重要的生命活动。糖蛋白、

统、免疫系统横态的维持方面 ,还是在疾病的发生和增值及转移、病原体感染、植物与病原菌相互作用等过程中都涉及链的参与 , 糖链在这些生命和疾病过程中起特异性的识别和调控的作用 [ 6 ] 。总之 ,对糖的生物学研究已经表明 ,一切重要的生命活动过程都有糖的参与。糖链如细胞和大分子表面的触须捕捉细胞之间、细胞与各种分子之间及分子与分子之间相互作用的各种信息 ; 同时它们又像是细胞和生物大分子的手脚 , 联系着细胞与细胞之间及细胞与外界的能量和物质传递 , 决定着大分子与细胞及其他分子之间的相互作用 [ 7 ] 。可以说生命现象中的许多表现形式都与糖的作用密不可分。 2 糖类在医药中的应用 211 机理研究与新技术应用

糖蛋白中糖链的结构变化不仅可以为我们提供

蛋白多糖和糖脂都是细胞膜的重要组成部分 , 其结构中的糖链作为生命活动过程中主要的生物信息携

诊断疾病的手段 , 也为治疗有关疾病的药物的开发提供了坚实的依据。免疫球蛋白 G ( Ig G) 的糖链和

收稿日期 :2001 - 10 - 8

类风湿病的关系是众多糖链和疾病关系研究的较为透彻的一例 ,世纪性的 HIV 病毒外壳糖蛋白的糖基化状态和病毒的感染密切相关 [ 8 ] 。近几年国内在

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糖链的化学合成、半合成和结构分析方法学和糖链的功能及调控的生物学基础方面亦取得了一些跨入世界先进水平的成果或进展。中科院在糖链的生物合成研究中 ,发现乙肝病毒感染对肝细胞糖基化系统的激活可能在细胞的恶性转化中有非常重要的作

的是作用于糖的生物过程的药物分子。如拜尔公司

用 ;实验发现烟曲霉几丁质酶有可能成为抗真菌药物筛选的靶分子 ; 并从微生物中分离了 CM P - 唾液酸合成酶、唾液酸酶及多种糖苷酶 ,并完成了肝素酶用于抵抗凝肝素抗中滑肌增生寡糖的制备和甘露糖苷酶制备甘露寡糖的研究 [ 6 ] 。

有效的抑制血小板聚焦的药物 ; 南瓜多糖是理想的

目前糖生物学研究中前沿领域是糖基化、细胞 ( ) 粘附分子即识别糖链信息分子的蛋白质及糖在微生物感染中的作用三个领域。随着糖结构分析技术的不断发展和完善 , 免疫球蛋白 ( Ig) 的寡糖链在维系蛋白空间构象和生物功能中的作用 , 及其糖链异

的主要原料 ,还用于合成病毒、抗肿瘤苷类药物 , 而

常所引起的病理性改变也进一步明确 , 这也是当今糖生物学研究的重点之一 [ 9 ] 。寡糖链对维持一些 Ig 的结构和功能均起重要作用 , 并为该类疾病的临床治疗提供了理论依据 [ 10 ] 。近年对 Ig 糖链异常作用的研究 ,大大促进了其病因、病理机制的探讨 , 也

值得特别指出的是糖生物学 ( glycobiology) 和糖类药物 ( Carbohydrate Drug) 的交互发展为中医药的

为糖抗原性结构的特性及功能的研究提供了基础 , 也为糖类药物在治疗自身免疫疾病的临床应用的设计和开发提供了有效的方法和手段 [ 10 ] [ 11 ] 。随着免疫抑制和诱导免疫耐受手段的进展 , 糖工程技术将可能成为解决异种器官移植 ( xenot rans2 plantation) 成功的关键 —抑制超急性排斥反应 ( hy2 peracute rejection , HAR) 的最有希望的手段 [ 12 ] 。安

重要成分的糖类化合物是植物化学研究中一直被忽

全新颖的以 DNA 质粒为介导对象的非病毒介导基因治疗 ,将成为现代药剂的控释及靶向 ,成为医药技术进入基因治疗领域的一个结合点 [ 13 ] 。

研究清楚。另一方面 , 中医药的一些医疗特性与糖

212 糖类药物

的外观表现也不像涉及蛋白质和核酸的过程那样快

人们对生命过程中糖的功能与特性研究的同时 ,必将导致所谓糖类药物 ( Carbohydrate Drug) 的发展。以糖类为基础研制开发的抗炎药物和抗流感

的混合物。相对应的是糖与其它分子的作用相对较

药物是药物设计的两个经典范例 [ 14 ] 。正因为糖参与了生命的几乎全部过程 , 糖类药物对治疗各种疾病 ( 如免疫系统疾病、感染性疾病、癌症、炎症等等 ) 都显示了巨大的前景。可以说 , 每一个糖功能的新发展都会马上引发一场药物研究的大竞赛。目前使用的糖类化合物药物已超过 500 种 , 包括各种抗生素、核苷、多糖、糖脂等 ,几乎用于所有疾病的治疗。但是 “糖类药物” , 概念却是在近年糖生物学 ( glycobiology) 成就的基础上被认识的 , 它强调

治疗糖尿病的阿卡波糖 [ 6 ] 。近年 ,在体外细胞转染试验中 ,D EA E - 葡聚糖和新型阳离子聚合物 — — —脱已酰聚合物糖协同作用可增加转染率 [ 15 ] 。糖蛋白 Ⅱb/ Ⅲa 受体拮抗剂是最改善脂类代谢的食疗剂 [ 16 ] ; 螺旋藻多糖具有独特的降脂功能 ,同时具有抗肿瘤功效 [ 18 ] ; 由核心蛋白和糖胺聚糖 ( GA G) 合成的蛋白聚糖 ( P G) 在脑的发育和老化过程中作用重大。D - 核糖不但是合成 V 82 其本身能显著提高 A TP 的恢复速度 ,有效治疗心肌缺血 [ 19 ] 。 213 糖类药物推动中医药现代化

研究进展提供了一个极好的机遇。由于糖类生物学意义的长期不明确和糖类化合物化学研究 ( 如分离纯化、结构鉴定、化学合成等) 的困难重重 ,作为中药略的部分。一个最为典型的例子是中草药中的有效成分 — — —皂甙成分 ( 三萜、甾体、甾体生物碱的糖苷化合物) 。市场上有皂甙的开发研制而成的药物或保健品 ( 如人参总甙、黄芪总甙、参麦液、地奥心血康) 比比皆是。但是这些由大量结构、分子量均不同的皂甙分子组成的混合物确切的作用机理一直未能的功能特点相符合。如中药的作用相对西医温和 , 且需较长疗程 ,而其相对应的是糖参与的生物过程速显著 ; 又如中药相对西药使用大的剂量和多成分弱 ,一个糖参与的过程的发生往往需要多位点或多靶点的共同作用 ; 再如中医药强调因人而异 ,相对应的是个体中的“糖型”的差异很大 , 而基因和蛋白的差异则是很小的 ,糖类化合物是中药的重要成份 ,对中草药糖类的研究将产生有我国特色的成果 , 糖链结构功能的阐明必将推动中草药现代化 [ 18 ] [ 20 ] 。参考文献 : [ 1 ] 平林淳、笠进献一 1 Trends in Glycosci Glyucotedch , 2000 , 12 ( 1) :1～51 [ 2 ] 王克夷 1 生物分子的多样性 [J ] 1 生命的化学 ,1999 ,19

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( 上接第 9 页) 812 逐步进行中性施胶剂用化学品的开发和应用。

根据造纸工业从酸性施胶转向中性施胶这一世界发展趋势 ,我们应开发生产中性施胶剂及其配套的各类化学品。由于我区松香资源丰富 , 发展乳液

松香及近中性乳液松香施胶剂仍为现阶段主要任务 ,因此在今后中性施胶剂应逐步发展。 813 大力开发及推广助留剂、助滤剂等湿部化学品的开发。

《宁夏石油化工》 2002 年征稿征订启事《宁夏石油化工》是经国家科技部批准 ,由宁夏化工科技情报站和宁夏化工学会主办的面向全国综合性化工科技刊物。主要报导宁夏石油化工行业的科研与生产、技改技措、节能降耗、分析测试、三废治理、新产品开发、综合利用及企业管理等方面的结果和经验 ,并介绍国内外化工技术的发展和动向以及先进经验 ,并设有市场信息、为您服务、国内外石化简讯等栏目。《宁夏石油化工》为季刊 ,逢季末出版。热忱欢迎区内外化工企事业单位的技术人员、管理人员踊跃投稿 ,来稿请寄《宁夏石油化工》编辑部。来稿要求文字简练、数据确切 ,插图用描图纸黑墨描绘 ,并在文稿中绘制草图 ; 译稿须附加原文 ( 复印件即可) ,计量单位采用中华人民共和国法定计量单位。要求规范化、标准化。文章请附文摘和关键词 ,个人来稿文责自负 ,单位来稿须加盖公章。本刊对稿件有权删节和修改。作者在三个月内未接到本刊采用通知 ,可自行处理 ,不退稿。一经采用即酌致稿酬并赠送刊物。欢迎订阅《宁夏石油化工》,每期 6 元 ( 含邮寄费) ,全年 24100 元。需订阅者 ,可来函索取订阅。请填写清楚订户详细地址及邮政编码 ,将邮寄标签寄回我部 ,以便期刊准确投递。订阅办法 : 银行信汇或邮汇。收款单位 : 宁夏化工设计研究院开户银行 : 工行银川市西街办事处帐号 :264 - 8896 地址 : 银川市文化西街 17 号邮政编码 :750001

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