糖生物学

糖生物学(glycobiology)这一个名词的提出是在1988年。牛津大学Dwek教授在当年的《生化年评》中撰写了以“糖生物学”为题的综述，这标志了糖生物学这一新的分支学科的诞生。同一年牛津大学研制成功了N-糖链的结构分析仪，而且商品化。

将糖生物学推向生命科学前沿的重大事件发生于1990年。有3家实验室几乎同时发现血管内皮细胞-白血球粘附分子1(ELAM-1)，后来改名为E-选凝素(E-selectin)。这一位于内皮细胞表面的分子能识别白血球表面的四糖Sia-LeX。当组织受到损伤时，白血球和内皮细胞粘附，并沿壁滚动，终而穿过血管壁，进入受损组织，以便杀灭入侵的异物。但是，过多的白血球则引起炎症以及继发的病变。后来又发现了这一家族中的其它成员：P-选凝素和L-选凝素。这一发现首次阐明了炎症过程有糖类和相关的糖结合蛋白参与。更令人吃惊的是，在肺癌和大肠癌细胞的表面也发现了Sia-LeX。进入血液循环系统的癌细胞可能借助了类似于上述的机制穿过血管，进而导致肿瘤的转移。紧接着又出现了以这一基础研究的成果为依据的开发和生产抗炎和抗肿瘤药物的热潮。以糖命名的药厂也应运而生。美国Scripps研究所的华裔科学家王启辉(Chi-Huey Wong)，在这期间首先应用3种不同的糖基转移酶，酶促合成了Sia-LeX。

随着糖生物学基础研究的发展，用于糖生物学研究的方法和基本技术，以及把基础研究所得的成果进一步转化为生产技术等方面的研究也倍受重视，“糖工程学”的兴起也是极为自然的了。 2.2各国政府对糖生物学研究的支持

1989年日本创刊了《糖科学与糖工程动态》(TIGG)杂志。同年日本政府科学技术厅提出关于“糖工程基础与应用研究推进战略”的咨询，经过专家评议后成为详尽的战略方案，于1991年由科学技术厅、厚生省、农林水产省和通商产业省联合实施“糖工程前沿计划”，总投资百亿日元。该计划包括：糖工程和糖生物学。后者又分为糖分子生物学、糖细胞生物学。同时，成立了“糖工程研究协议会”作为协调机构。这协议会编辑出版了专著《糖工程学》。

美国能源部于1986年资助佐治亚大学创建了复合糖类研究中心(CCRC)，建立复合糖类数据库(CCSD)，相关的计算机计划也称为糖库计划(Carbank Project)。1990年底已收集了6000个糖结构数据，1992年增加到9200个(包含在20000份记录中)，1992年底有关的记录增加到22000份，1996年增加到42000份。1996年一年中增加的数量为1991年的4倍。

欧洲也不甘落后。欧盟1994～1998年的研究计划中有一项“欧洲糖类研究开发网络”计划(European Carbohydrate Plaform)。其目的是携带欧洲各国的糖类研究和开发，以强化欧洲在糖类基础研究以及将研究成果转化为商品方面与美国、日本的竞争能力。

由于美、日、欧三方的重视。近年来在糖类研究方面已取得不少进展。研究结果已确证，糖类作为信息分子在受精、发生、发育、分化，神经系统和免疫系统衡态的维持等方面起着重要作用；炎症和自身免疫疾病、老化、癌细胞的异常增殖和转换、病原体感染、植物和病原体相互作用、植物与根瘤菌共生等生理和病理过程都有糖类的介导。在此基础上，新兴的糖生物学正处在蓬勃发展的起点。糖生物学涉及到许多生物学科，如分子生物学、细胞生物学、病理学、免疫学、神经生物学等。糖生物学研究的发展又推动了这些学科的快速前进。21世纪生命科学的研究焦点是对多细胞生物的高层次生命现象的解释，因此，对生物体内细胞识别和调控过程的信息分子——糖类的研究是必不可缺的。

近年来糖生物学的突飞猛进：

最近美国每隔二年召开一次“糖工程”会议。在1993年首届“糖工程”会议上，著名的糖生物学家、会议的主持人Hart说，生物化学中最后一个重大的前沿，糖生物学的时代正在加速来临。在第2届会议时，又说，糖生物学是生物化学和生物医学交叉点的前沿。

1996年在米兰召开的第18届国际糖化学讨论会上，von Boeckel等报告合成了肝素中抗凝活性碎片——五糖的模拟物，其活性是天然产物的2倍，因此，他获得了以糖化学先驱Whistler命名的奖项。

自1991年《结构生物学当代见解》杂志(Current Opinion on Structure Biology)创刊以来，每年的第5期上都有“糖类和糖复合物”为题的专辑。1995年的主编Feizi为专辑加了个副标题“寡糖配体和糖结构数据库的时代已经来临”。这预示了一个新的转变：前几年是以选凝素和细胞粘附分子等糖结合蛋白为主角；而今则是这些蛋白质的配体寡糖链粉墨登场，真正的糖类分子将在舞台上扮演主角。

1997年在苏黎士召开的第14届糖复合物国际年会上，Hart因他的发现而获奖，就他们的发现作了专题报告。报告的内容以综述的形式登载于1997年的《生化年评》上。他和同工作者发现了在细胞质和核内特有的O-GlcNAc糖基化。这种糖基化仅在核质内的蛋白质上接上单个O-GlcNAc，但可以发生这种修饰的蛋白质非常广泛，包括核孔蛋白、RNA聚合酶、转录因子、染色体蛋白。而且这种糖基化是可逆的动态调节，可以和磷酸化发生置换。这些结果均提示，O-GlcNAc糖基化具有和蛋白质磷酸化相似的生物学意义。在第14届糖复合物年会上，还出现了“免疫糖生物学”、“神经糖生物学”和“植物糖生物学”等新的分支学科，新的前沿领域。

1998年5月于德国召开“国际糖生物工程讨论会”。这次讨论会下设3个分支：(1) 糖生物学，包括糖蛋白和糖脂合成的分子生物学、糖基转移酶的分子生物学、细胞内的通路和投送受体、分化发育和基因治疗、免疫学和神经生物学、寄主和病原体的相互作用、糖基化和疾病；(2) 糖化学，涉及的内容有化学合成、组合合成、酶法合成、分子相互作用和结构分析、数据库和网络；(3) 糖生物工程，有关的方面为：发展糖药物的重组工具、表达系统、宿主和载体、宿主细胞的糖基化工程、糖蛋白生产系统、生物工程工序、药理学和诊断、重组和天然糖蛋白的糖信号及其在体内的命运和靶向性、质控和分子技术、法规条例。

一些发展中国家也给予糖生物学以一定的重视，并竞相主办国际性会议。1997年在爱尔兰的Galway曾召开过皇家化学学会糖类春季讨论会，并计划在1999年召开第10届欧洲糖讨论会。1997年在波兰华沙召开了鞘糖脂和鞘氨醇的结构、代谢和功能的国际讨论会。1999年1月印度在Bangalore主办第5届国际真核细胞表面生物大分子生物功能讨论会。

在撰写本文时，我的感想是，我国是个大国，比起日、美、欧洲发达国家当然差距很大，但是总不该落后于欧盟中的小国爱尔兰、东欧的波兰，以及同是亚洲发展中国家的印度吧!希望糖生物学在我国能得到应有的重视。