凝集素

凝集素的作用及应用
以高等动物半乳糖凝集素为例，具体分为四类：
• 调节细胞粘附：调节细胞一细胞、细胞一基质之间的粘附，从而 调节正常细胞的游走性、极性、组织形成过程 • 参与急、慢、过敏性炎症：影响巨噬细胞从而控制其激活，分泌 等生理机能 • 调节细胞的生长和凋亡：可与胞外和细胞表面糖蛋白、糖脂上的 特殊糖类配体结合来控制细胞凋亡 • 促进肿瘤侵袭 转移：可以促进神经轴突生长，诱导内皮细胞分 化和血管生长，因而促进肿瘤发生、转移
凝集素的作用及应用
研究意义
1.一种凝集素具有只对某一种特异性糖基专一性结合的能力，因此， 凝集素可以作为研究细胞膜结构的探针。 2.凝集素在无脊椎动物血液中具有多种生物活性，可以选择凝集各 种细胞，对肿瘤细胞有特异性凝集作用等，是免疫防御的重要体液 因子之一。 3.凝集素具有多价结合能力，能与荧光素、酶、生物素、铁蛋白及 胶体金等结合、而不影响其生物活性，可用于光镜或电镜水平的免 疫细胞化学研究工作，在探索细胞分化、增生和恶变的生物学演变 过程，显示肿瘤相关抗原物质，以及对肿瘤的诊断评价等方面均有 一定的价值。 4.植物凝集素在植物体内也具有相当重要的作用，如在种子萌发过 程中的作用；作为植物胚细胞的促有丝分裂因子；在作物害虫防治 方面表现出的保护功能等等。 5.研究凝集素的特异性有助于以分子或原子层次 (Molecular or atomic level) 了解生命现象或病理变化。
凝集素的作用及应用
2.作为细胞特殊类型的标记 以多种凝集素对小鼠、大鼠和兔的肾组织切片 进行染色结果表明，刀豆素A和蓖麻素存在于肾脏 的各部，PNA和双花扁豆凝集素（DBA）主要分 布于远曲小管和集合小管上皮细胞，荆豆凝集素 （UEA）主要分布在血管内皮细胞，而麦芽素分 布在肾小球。
凝集素的作用及应用
凝集素简介
从其生物学本质看凝集素可定义为一类：
• 非抗体的蛋白质或糖蛋白
• 能与糖类专一地非共价结合 • 具有凝集细胞和沉淀聚糖和复合糖的作用
凝集素在细胞识别和粘着反应中起重要作用,主要是 促进细胞间的粘着。凝集素具有一个以上同糖结合的位点， 因此能够参与细胞的识别和粘着, 将不同的细胞联系起来。
凝集素
Lectin
目
录
• 凝集素简介 • 凝集素的特性及分类 • 凝集素的简单作用机理 • 凝集素的作用及应用 • 研究意义
凝集素简介
• 是指一种从各种植物，无脊椎动物和高等动物中提纯 的糖蛋白或结合糖的蛋白 • 能凝集红血球（含血型物质），故名凝集素 • 植物凝集素通常以其被提取的植物命名，如刀豆素A、 麦胚素、花生凝集素和大豆凝集素等，此外还有广泛 存在于从线虫到人类各级动物中的半乳糖凝集素等， 凝集素是它们的总称。
细菌黏附到 胃表面
凝集素的作用及应用
凝集素的作用及应用
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凝集素的应用
主要作为细胞行为变化的标记。
凝集素可为荧光素、酶和生物素等所标记，对细 胞行为变化进行追踪
凝集素的作用及应用
1.应用凝集素作为细胞分化和成熟的标志。 研究集中于血细胞，特别是淋巴细胞的分 群。Rose（1980）等发现在小鼠胸腺皮质内不成 熟的T淋巴细胞呈PNA阳性反应 。Newman等 （1979）以荧光素标记凝集素PNA，发现在大鼠 乳腺上皮的不同分化时期显示不同的荧光强度。 细胞成熟度越高，则其荧光反应越强。
凝集素的特性及分类
• 另一方面，凝集素具有多价结合能力，能与荧光素、 生物素、酶、胶体金和铁蛋白等示踪物结合，从而在 光镜与/或电镜水平显示其结合部位。
凝集素的特性及分类
凝集素可按糖的特异性、分子结构、结合位点和其功
能进行分类。
动物凝集素按分子结构分为C-型凝集素、S-型凝集素、
P-型凝集素、I-型凝集素和Pentraxins。
优点：灵敏度高，特异性强 缺点：操作要求高，成本高
注意事项 ①凝集素需要重金属离子维持其活跃的结合部位，金属离子耗尽会 影响凝集素的结合能力。 ②和其它抗体血清应用一样， 应用每批新的凝集素实验时，都先 要用缓冲液稀释成不同等级；如8，16，32，64，125，250，500， 1000μg/ml，经染色选择最佳稀释度。 ③阻断组织内源性过氧化物酶所用的H2O2可能对碳水化合物有影响， 可能改变凝集素的结合形式，因此，应尽量少用或不用。 ④经固定的组织切片可能使组织中抗原隐蔽，使用凝集素前最好用 酶处理切片，常用胰蛋白酶液进行适当的孵育。 ⑤糖蛋白线性的或分支的旁链可能含有两个到多个单糖残基，通常 有两种或更多的单糖，要注意相关影响及处理方法》 ⑥对照试验，和其它组化染色一样，凝集素染色也需要设对照试验 （最好在相邻切片进行）。
凝集素的作用及应用
2 植物凝集素
植物凝集素藉其对糖基特异的识别和可逆结合的特点，在 体内具有重要的生理作用。除了某些酶(几丁质酶、葡萄 糖酶、葡萄糖苷酶)，凝集素是唯一能够识别和结合微生 物或暴露于昆虫或哺乳动物消化道中的糖复合物的植物蛋 白。 凝集素对植物体有重要意义，具有在种子成熟和萌发过程 中储藏蛋白；促进有丝分裂；抵御细菌、真菌、病毒等病 原体的入侵（如麦胚凝集素对绿色木霉孢子的萌发及菌丝 生长有一定作用）等作用。
3.利用信报膜变化进行肿瘤研究 肿瘤细胞伴有细胞膜的改变，细肿瘤组织源性 的标记、肿瘤特异性诊断的标志、肿瘤恶性的标 记和不同肿瘤的胞膜上的糖基也会产生相应的变 化，可用凝集素检测出来。大量研究发现，凝集 素可作为分化标记。如张华忠等（1987）报道115 例胃癌标记PHA阳性率高达90.43%，而正常胃粘 膜基本是阴性，故认为PHA是胃癌的诊断性标志。
凝集素的作用及应用
自然界中凝集素介导的防御反应主要以两种方式进行： • 一种是通过直接作用来抵御摄食者的入侵； • 另一种是植物凝集素对病毒、细菌和真菌的间接作用方 式。 决定它们抗性的就是它们的糖结合活性，即通过识别并结 合入侵者上的糖结构，来参与抵抗植物病原和摄食者。
凝集素的作用及应用
3 微生物凝集素
• C-型凝集素是Ca2+依赖的凝集素； • S-型凝集素是特异性识别β-半乳糖苷键的凝集素； • P-型凝集素是特异性识别6磷酸甘露糖的凝集素； • I-型凝集素是类似免疫球蛋白的凝集素； • Pentraxins是有五个亚基的凝集素。
凝集素的简单作用机理
专一结合的基础：
糖类识别域 CRD （carbohydrate
凝集素的作用及应用
生物学作用、功能： 动物凝集素 植物凝集素 微生物凝集素
凝集素的作用及应用
1 动物凝集素
动物凝集素包括C 型和S 型,以膜整合及水溶性的形式存 在,通过与体液中的糖配体(如某些激素、细胞因子、生 长调节因子等) 或细胞表面的糖配体相互作用,进行识别 与结合来对细胞产生信号作用,引发细胞产生一系列反应, 参与动物体的发育、内环境的稳定以及机体防御等功能.
凝集素的作用及应用
凝集素可为荧光素、酶和生物素等所标记， 分别进行直接发染色和间接法染色。
直接法：标记物直接标记在凝集素上，使之直接与切片中 的相应糖蛋白或糖脂相结合。
优点：技术较为成熟，目前商品用的凝集素药盒已能购得。 缺点：灵敏性不够高。
间接法：将凝集素直接与切片中的相应糖基结合，而将标 记物结合在抗凝集素抗体上。
recognition domain）
• 单糖残基的种类具有专一性 • 残基的异头构型、糖苷键类型以及寡糖链的结构 或构象具有专一性。
CRD中大量精确定 位的氢键部分结合 着特定的寡糖链， 并使得凝集素能轻 易辨别非常相似的 半乳凝素 糖。
细胞－细胞识别和 粘附过程中起作用
凝集素存在下， T-淋巴细胞与毛 细血管内皮细胞 发炎部位之间的 作用。
微生物凝集素的最早发现时间是1908 年，近几十年 来的研究,已发现了208 种微生物凝集素。目前发现的微 生物凝集素大多通过其壁上凝集素对糖基的识别来实现对 宿主的所以它们往往在吸附作用中发挥重要作用。 和其它来源的凝集素一样,微生物凝集素的一个重要 特征就是对某些糖具有结合性能,并且是可逆的,且有的结 合能力专一性很强,只结合某一种单糖或寡糖. 经分析发 现,微生物凝集素所结合的糖以甘露糖最常见,其次是半乳 糖。
谢谢！！
– PNA花生凝集素。可与质膜中含有β-D-Gal(1-3)-GalNAc的糖蛋白结合， 常用于研究发育系统的黏合性差别。
• 生物膜中含有一定量的糖类，主要以糖蛋白和糖脂的形式存在 。 • 凝集素最大的特点在于它们能识别糖蛋白和糖肽中，特别是细 胞膜中复杂的碳水化合物结构，即细胞膜表面的碳脂化合物决 定簇。 • 一种凝集素具有对某一种特异性糖基专一性结合的能力。因此 ，凝集素可以作为一种探针来研究细胞膜上特定的糖基。
凝集素的特性及分类
• 凝集素最大的特点在于它们能识别糖蛋白和糖肽中，
特别是细胞膜中复杂的碳水化合物结构，即细胞膜表 面的碳脂化合物决定簇。 • 一种凝集素具有对某一种特异性糖基专一性结合的能 力。如刀豆素与α—D—吡喃糖基甘露糖结合；麦芽素 与N—乙酰糖胺结合； β-半乳糖苷结合蛋白与含β半乳糖苷残基的糖结合物具有很高的亲和力。