·综述·
收稿日期:2006207207
植物凝集素的研究进展
舒晓燕1 ,阮期平2 ,侯大斌1
(1. 西南科技大学生命科学与工程学院,四川绵阳621000 ;
2. 绵阳师范学院分子生物学与生物制药重点实验室,四川绵阳621000)
摘要植物凝集素是一类具有高度特异性糖结合活性的蛋白,广泛分布于植物界。本文综述了植物凝集
素近年来的研究概况,介绍了植物凝集素的分类、结构特性、功能、基因克隆及其应用。
关键词:植物凝集素;分类;性质;功能;基因克隆;应用
中图分类号:R282. 71 文献标识码:A 文章编
号:100422199 (2006) 0620053204
植物凝集素是指能可逆结合特异单糖或寡糖的
蛋白质。随着植物凝集素家族成员的增加,对其结
构、功能研究的深入和分子生物学水平上新的发现,
植物凝集素的定义已几经修正, 1995 年Willy J .
Peumans 和El s J . M. Van Damme 认为确定蛋白质
为凝集素的唯一前提条件是至少应有一非结构域,
且其能可逆地结合到特异碳水化合物上[ 1 ] 。
植物中,不仅种子中存在凝集素,根、茎、叶、皮、
果实中也发现有凝集素。1888 年俄国Dorpt 大学
的Stillmark 首次发现了蓖麻凝集素。1936 年
Summer and Howell 发现凝集素专一性结合糖的性
质。1960 年Nowell 报道了植物细胞凝集素有促进
有丝分裂的作用。1975 年Becker 等研究了刀豆凝
集素分子的三级结构,揭开了研究植物凝集素分子
空间结构和功能的序幕[2 ] 。
目前已经发现的植物凝集素近1 000 种,广泛
分布于豆科、茄科、大戟科、禾本科、百合科和石蒜科
等众多植物类群中,其中豆科植物凝集素最丰富,有
600 多种。通过分离鉴定,对它们的性质、分子结构
及功能作了大量的研究,许多工作已深入到基因水
平。近年来,随着对凝集素研究的展开,人们已认识
到凝集素的重要性。现在免疫学、肿瘤、生殖生理、
细胞生物学等许多方面得到应用,在医学、农业上呈
现出巨大的应用前景。
1 植物凝集素的种类
1. 1 根据植物凝集素亚基的结构特征,植物凝集
素被分成4 种类型:
1. 1. 1 部分凝集素(merolectins) 部分凝集素是
一类结构域较小的单一多肽蛋白,只含一个糖结合
结构域,它们不能沉积复合糖和凝集细胞。
1. 1. 2 全凝集素( hololectins) 全凝集素也只由
糖结合结构域组成,但包含至少两个相同或高度同
源的糖结合结构域,此类凝集素有多个结合位点,可
以凝集细胞和沉淀复合糖,目前已知的绝大多数凝
集素属于此类。
1. 1. 3 嵌合凝集素(chimerolectins) 嵌合凝集素
是一类融合蛋白,由一个或多个糖结合结构域及一
个具有酶活性或其他生物活性的结构域共同组成。
根据其糖结合结构域的数目,嵌合凝集素的性质可
能类似于部分凝集素或全凝集素, 如多价Ⅱ型
(multivalent type Ⅱ) 核糖体失活蛋白(RIP) 可以凝
集细胞,而单价Ⅰ类(monovalent class Ⅰ) 植物几丁
质酶基因只有单一的几丁质结合结构域,不能凝集
细胞。
1. 1. 4 超凝集素( superlectins) 超凝集素与全凝
集素类似,至少含有2 个以上的糖结合结构域,而与
全凝集素不同的是,超凝集素的结构域不完全相同
或相似,它们识别结构不同的糖类。
1. 2 按结合糖的类型,凝集素可分为6 类:
(1) D2甘露糖或D2葡萄糖凝集素,如伴刀豆凝
集素A (ConA) ; (2) N2乙酰氨基葡萄糖凝集素,如
麦胚凝集素(WGA) ; (3) N2乙酰氨基半乳糖凝集
— 53 —
现代中药研究与实践2006 年第20 卷第6 期
Research and Practice of Chinese Medicines
© 1994-2007 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved.
素,如大豆凝集素( SBA) ; (4) D2半乳糖凝集素,如
蓖麻凝集素(RCA) ; (5) L2岩藻糖凝集素,如荆豆凝
集素(U EA) ; (6) N2乙酰神经氨酸(唾液酸) 凝集
素,如马蹄蟹凝集素。
1. 3 根据氨基酸序列的同源性及其在进化上的关
系,植物凝集素可以分为7 个家族。
1. 3. 1 豆科凝集素豆科凝集素是来自豆科植物
的一类同源蛋白,是目前研究得最为清楚的凝集素
家族,已经从70 多种植物中纯化了豆科凝集素,其
中大部分来自种子,豆科凝集素还存在于叶片、茎
皮、根等营养器官中。所有的豆科植物都由2 个或
4 个分子量约为30 kDa 的原体组成,有1 个糖结合
位点。大多数为金属离子结合的糖蛋白,每个亚基
有一个Mn2 + 和一个Ca2 + ,它们对于凝集素的糖结
合活性是非常重要的。而且按一定的顺序结合,先
结合Mn2 + ,然后其他位点结合Ca2 + ,这两种结合必
须是结合位点处于最优化的构象状态[3 ] 。这一家族
在分子水平上存在序列的同源性,特别是那些稳定
