蛋白质与糖类几点注意事项

一、

氨基酸和核苷的序列排布就携带了大量的信息，这些信息被存储在低聚物的编码系统中。例如，～组6个不同的氨基酸可有46 656种不同的肽链连接方式，如有2O个单体，将生成6 4×10 个六肽异构体。对于寡糖的结构，除序列的排布外，还有许多其他因素可提高寡糖的编码能力，如在每一个糖苷上都有多个可以反应的羟基，当它组成二糖时，可以生成多种二糖异构体，即以a／印一2，1 3，]一4或1—6连接方式构成多个异构体

如果再考虑到由单糖排列组合得到的具有支链结构的糖分子，那么所得到的异构体数目将是一个惊人的天文数字

一种异构体可代表一种非常专一的信息，因此也使糖类成为携带着最大信息量的生物分子。为了了解糖与靶分子的相互作用，就要将糖细胞中的糖的抗原决定部位作用到靶分子上，并且这些靶分子的性质要适合于配合物的形成，如免疫球蛋白、糖基转移酶和植物凝血素等都可作为糖配体的受体

现在已经能够根据糖类识别区的分子特性来对凝血素家族进行分类

哪一种作用力决定了糖与受体之间的相互作用

非共价相互作用被认为是糖与受体之间存在的一种短暂的相互作用，这种作用至少部分地补充了糖与受体之间因空间间隔而缺少相互作用的不足

相关功能团的空间取向可通过晶体衍射数据获得

通过x射线衍射方法可深入了解蛋白质上糖识别区与糖分子的原子间相互作用，另外，由分析电子密度图也可帮助了解蛋白质与糖的相互作用

在晶体中，功能团的空间取向关系到不同原子间的相互作用

在异构体和外向环中处于直立和平伏位置的羟基和脂肪族的c H 单元的改变将影响整个糖分子的琉水性质，例如在凝血素分子中，由半乳糖和甘露糖构成的凝血素异构体具有高度的选择性，从作用力的方向可推断凝血素异构体中羟基是位于平伏位置还是直立位置，从而对凝血素异构体进行区分。

氢键在配体与受体的相互作用中起关键作用，氢键可提高体系的选择性和一定程度的稳

定性而不影响配体与受体间的瞬间相互作用。

同时羟基也可提供它的质子作为氢键供体以形成氢键

在配体与受体的相互作用中，水分子也起了很大作用。作为蛋白质与糖相互作用的一个整体，溶剂分子的存在能优化配体和受体间所形成的氢键。氢键供体和受体的多种生理作用可使溶剂如水分子以最佳的位置存在于配体与受体相互作用的表面

合成出的化合物对受体的亲和力的大小主要看它能否增强它们之间的氢键作用能力，这也是进行药物设计的一条原则

有序的水分子重排可使配体采取不同的构象，而不会使配体失去它的活性

与在配合物中起主要作用的氢键力相比，色散力的作用就不是那么直接，糖分子单元在与受体结合部位表现出两亲性的表面作用

如果在糖分子上的羟基的构型发生改变，这时产生的异构体由于空间位阻的作用或疏水基团改变的干扰，将使糖分子的亲和力减弱。虽然疏水作用力的作用方向不是严格不变的，但它们在一定程度上决定了配体结合口袋的方向．这就意味着色散力和氢键共同作用使配体作用更合理。

在生物体内，在水介质存在下，观测所得的焙和熵补偿被认为来自于弱的分子间相互作用．氢键作用就是这种作用的一个例子，并视为这种概念的一个扩展。当分子间键能增加时，焙的值发生改变．体系的自由度要被限制，同时伴随着熵的消耗。

配体的影响：虽然已知配体构象的变化对其功能有很大影响，但在溶液中，如果配体的振动范围不大，那么可不考虑为了使配体在结合口袋中更稳定所消耗的熵。对于糖分子，分子力学模型表明，在

糖苷片段中，糖分子单元的空间取向受扭转角的影响，在一定力场下，随着扭转角的变化，通过能量叠代就可以得到对应于一定能量的构象，并进一步推断在给定条件下，配体构象调整的范围。明显地，对于寡糖来说，就不能产生很大的构象调整。例如最近得到的与血液有关的寡糖的抗原决定部位的构象就比较固定。可收集到许多实验证据来说明在溶液中配体的空间取向是有限韵，这种构象调整的限制不仅适用于配体，也适用于受体。

在形成配合物前限翩结合RNA的位点上蛋白残基的灵活性是很重要的，有证据表明，如果减少空间限制，而增加侧链的灵活性，将得到无活性的结果，亲和力也同时降低

当合成一个配体时，将C—H基团取代配体上的羟基，将影响氢键的结合力，这可通过晶体衍射结果显示

溶剂的影响：考虑到溶剂的影响，首先要将溶剂进行清楚地分类在一般反应中，溶剂可分为3类：(1)正常的本体溶剂；(2)在配体与受体间的水合作用层中的溶剂；(3)参与配体与受体相互作用的溶剂分子。但不必将这3类溶剂分子区分得太清楚，因为在配合物界面的水分子可以进行毫秒范围内的振动，以维持一定程度的无序状态以保护由于熵的作用使配合物的表面形成比较僵硬的状态

在整个作用中哪种因素占优势，须对产生作用的溶质表面的结构特性进行考虑。从离子化／极化的基团中释放水分子将引起体系熵的升高，因为水分子的运动自由度在本体溶剂中比在水合作用层中的大

溶剂的重新组合是影响整个体系热力学性质的

糖分子配体含有极化的和非极化的抗原决定部位，在与受体作用时，可提供聚双亲性的作用表面

获得可靠的蛋白质与糖相互作用的结构和热力学信息是进行以凝血素为目标的合理性药物设计的基础，例如在进行设计中，如何控制焙和熵补偿就是一个关键问题

在受体方面，适当地进行残基的突变也可增加配体与受体的亲和力，这种方法也能产生巨大的临床应用价值

在蛋白质与糖的作用中，要寻找新型的糖分子，来发展糖类分子的药用价值，并使糖生物学得到飞速发展

二、

摘要糖生物学被认为是生物化学领域“最后的前沿”。糖-蛋白质相互作用是信号传导、细胞黏附、病菌感染、受精、增殖、分化和免疫应答等很多细胞识别过程的基础,在生命科学中意义重大。本文综述了

近20 年来,随着分子生物学的发展,越来越多的证据表明,糖类物质是很多生理和病理过程分子识别的决定因素,糖的生物学功能可通过与蛋白质的识别作用来实现

糖-蛋白质相互作用研究对了解糖的生物功能显然具有重要意义

分子间的特异性识别是生命过程的核心。糖-蛋白质相互作用被认为是很多细胞识别过程的基础。细胞表面的糖基和蛋白质是细胞识别外来分子的主要途径,这种相互作用在很多生理和病理过程中扮演重要角色,比如细胞黏附、病原体感染、植物与病原菌相互作用、豆科植物与根瘤菌共生过程、细胞凋亡、受精过程、癌细胞异常增生及转移和免疫反应等[1 —6 ] 糖类物质与蛋白质之间的相互作用涉及到种类繁多的、可特异性识别糖链的蛋白质,主要包括单克隆抗糖抗体、酶、糖转运蛋白和凝集素等[7 , 8 ] 。其中凡能够与糖类特异性结合但不具备针对糖类的酶活性且不属于抗体的分子,均可称为凝集素(lectin) 。作为糖类物质的探针分子,糖-凝集素作用研究越来越受到人们关注[9 —11 ]

凝集素与糖结合专一性是与凝集素的糖识别结构域(carbohydrate recognition domains , CRD) 的构象相关的