糖化学与糖生物学对人类健康的关系
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糖化学:糖类药物研发的重要驱动力作为除蛋白质和核酸之外的第3 类生物大分子,糖类物质是生物体能量的来源和物质循环的中心,也是维持细胞形态和构架的重要骨架和支撑单元。
20世纪60年代起,人们进一步认识到,糖类以寡糖、多糖、糖蛋白、糖脂等游离或复合物的形式直接参与细胞的分化、增殖、免疫、衰老、信息传递、迁移等几乎所有生命活动。
人类多种疾病与糖类物质密切相关。
例如,肿瘤细胞高表达的特异性糖链在肿瘤细胞转移过程中发挥重要作用。
又如,糖类物质与病原体的免疫逃逸、识别和侵入宿主细胞密切相关。
近日,牛津大学糖生物学研究所所长Raymond Dwek 教授指出,严重急性呼吸系统综合征冠状病毒2(SARSCoV-2)的高度糖基化现象与病毒的多种突变密切相关。
1 糖类药物及其研发现状狭义的糖类药物(carbohydrate drug)是指不含糖类以外其他组分的药物,主要包括不同来源的单糖、寡糖、多糖及其衍生物等,如阿卡波糖、肝素等。
广义的糖类药物(carbohydrate-based drug)可拓展至为数众多的结构中含有糖基或糖链的药物,包括糖苷类药物、糖缀合物药物(糖蛋白、糖脂等)、拟糖复合物等,如恩格列净、盐酸阿柔比星、地高辛等。
从更广泛的角度来讲,许多以糖相关物质作为靶点的药物(carbohydrate-related drug)也可视作糖类药物,如磷酸奥司他韦等。
世界范围内,糖类药物的研发日益活跃,批准上市的糖类药物数量和销售量不断上升。
以六元环的吡喃糖、五元环的呋喃糖、氮杂糖和高碳糖唾液酸等为结构骨架进行药物信息检索,可查到糖类化学药物有150 多种,其中已上市药物70 种。
这些药物被广泛应用于感染性疾病、肿瘤、心脑血管疾病、内分泌和代谢疾病、呼吸系统疾病、皮肤病、神经系统疾病、肌肉骨骼和结缔组织疾病、消化系统疾病、血液系统疾病等领域。
恩格列净、达格列净、依诺肝素、布瑞亭等“重磅炸弹”级糖类药物2019年全球销售额均超过10 亿美元。
生物化学与人类健康生物化学是一门研究生物分子及其与化学反应之间关系的学科。
它在揭示生物体的结构、功能和代谢过程中发挥着重要作用。
生物化学的发展不仅对科学研究有着深远的影响,也对人类健康产生着积极的影响。
本文将从几个方面探讨生物化学对人类健康的意义。
一、蛋白质与健康蛋白质是生物体内重要的有机分子,它们不仅是细胞的基本结构单位,还参与细胞的代谢、信号传导等过程。
人体所需的所有酶、激素以及免疫系统中的抗体等都是由蛋白质构成。
生物化学的研究为人们揭示了蛋白质的结构和功能关系,进一步加深了对蛋白质在人体中的重要作用的认识。
蛋白质的摄入量和质量与人体健康密切相关。
不同的人群需要的蛋白质摄入量有所不同,孕妇、儿童和体力劳动者等需要更多的蛋白质来维持身体正常运转。
生物化学研究的成果为人们提供了判断蛋白质质量的方法和标准,有助于人们合理安排膳食,确保蛋白质的供给充足,从而维持身体健康。
二、维生素与健康维生素是人体正常生长和发育所必需的有机化合物,但人体无法自身合成,需从食物中获取。
生物化学研究的深入使人们对维生素的种类、结构和功能有了更加全面的认识。
不同维生素对人体健康起到不同的作用。
比如维生素C具有抗氧化作用、促进铁的吸收等功能;维生素A对眼睛视觉系统和免疫系统具有重要作用。
生物化学研究的推动使人们了解到,维生素缺乏或过量都可能对人体造成危害。
因此,合理摄入各类维生素对保持身体健康至关重要。
三、生物化学与代谢疾病许多代谢疾病的发生与生物化学反应失调有关。
例如,糖尿病是由于胰岛素的分泌或作用发生障碍而导致糖代谢紊乱所致。
生物化学的研究使人们更好地理解了代谢疾病的发病机制,为临床诊断和治疗提供了重要的依据。
从生物化学的角度来看,代谢疾病的防治主要在于调节身体的代谢过程。
通过调控酶的活性、代谢产物的积累和消耗等,可以改善人体的代谢状况。
生物化学的研究成果为代谢疾病的治疗带来了新的思路和方法,对于保障人类健康具有重要意义。
生物化学与人类健康生物化学是研究生命体内化学成分及其相互作用的科学领域,它对人类健康具有重要意义。
在本文中,我们将探讨生物化学在人类健康中的作用,并介绍一些与健康相关的生物化学过程。
一、细胞代谢与能量生产细胞代谢是生物化学中的重要主题,它与人类健康密切相关。
细胞代谢是指细胞中的化学反应,这些反应主要通过酶催化进行。
人体内的所有代谢过程都依赖于酶的作用,这包括蛋白质、碳水化合物和脂肪的代谢。
细胞内的能量生产是人类健康的基础。
在细胞内,葡萄糖是最常见的能量来源。
通过葡萄糖分解产生的能量可以用于合成Adenosine Triphosphate(ATP),这是细胞内的主要能量分子。
ATP在身体各个部位的功能维持中发挥重要作用,包括肌肉运动、神经传递和细胞分裂等。
因此,细胞代谢与能量生产在维持人类健康方面起着至关重要的作用。
二、酶与消化系统消化系统是人体中涉及到生物化学的另一个重要领域,其中酶在消化过程中起着关键作用。
消化过程涉及蛋白质、碳水化合物和脂肪的分解,以及维生素和矿物质的吸收。
消化过程中酶的作用发挥至关重要的作用。
胃中的胃蛋白酶和脾脏中的胰蛋白酶负责分解蛋白质,而胰脂酶和胆汁酸则分解脂肪。
碳水化合物的消化主要依赖于唾液中的淀粉酶和小肠内的α-葡糖苷酶等酶。
通过分解食物成分,酶能够帮助人体吸收所需的营养物质,并维持身体各个系统的正常运行。
三、蛋白质与酶的功能蛋白质是生物体内多种生物化学过程的基本组成部分。
蛋白质不仅是身体组织的主要构建块,还在许多生物化学反应中担任酶的角色。
酶是催化化学反应的蛋白质分子,它们能够显著加速化学反应的速率。
酶的功能对于人类健康至关重要。
例如,胰岛素是一种由胰腺分泌的蛋白质激素,它在调节血糖水平方面发挥重要作用。
其他一些酶,如DNA复制酶和RNA聚合酶,在细胞分裂和基因表达等过程中起着关键作用。
因此,蛋白质与酶的功能对于人类健康的维持至关重要。
四、生物化学与疾病生物化学的研究对疾病的认识和治疗非常重要。
糖与蛋白质、脂类和核酸一样,是组成细胞的重要成分,核酸分子中也不能没有核糖,从分子生物学的研究知道,糖不但是细胞能量的主要来源,在细胞的构建、细胞的生物合成和细胞生命活动的调控中,均扮演着重要的角色。
糖生物学(glycobiology)是研究聚糖及其衍生物的结构,化学,生物合成及生物功能的科学。
蛋白质、核酸和多糖是构成生命的三类大分子,蛋白质和核酸的研究已经成为生命科学中的热点问题。
科学家对糖的研究早在19世纪就已开始,但由于糖链结构的复杂多变,物理和化学分析手段的滞后,百余年来科学界对糖的认识几乎没有多大进展。
随着分子生物学的兴起,从20世纪60年代开始,物理和化学技术的发展,终于使糖的研究进入了新阶段。
到了90年代糖生物学才发展起来的生物化学中的最后的一个巨大学术前沿领域。
糖生物学是研究糖缀合物糖链的结构、生物合成和生物学功能的一门科学。
其研究的范围包括糖的化学结构、性质,糖链在细胞中的生物合成,糖链在生命系统中的功能,糖链的基因程序和分子操作。
糖生物学有着广阔的应用前景,它是生物化学和生物医学学科交叉的新前沿。
生物学家发现,糖结构的微小差异可能对生物功能有重大影响。
事实上,糖涉及到从胚胎发育到免疫系统控制的每一件事情。
在所有器官中,糖无所不在。
对糖生物学的深入研究可能会产生新药,或改进现有药物的疗效。
例如,加有适量糖的、基于蛋白质的药物,可能产生更有效的治疗,以及减少所需药物剂量。
糖生物学是生物化学的一个重要方面,在人体结构、功能、代谢、调节和疾病发生中起着十分重要的作用,并已取得很多进展。
1 糖生物学研究的现状和特点1.1对糖结构的研究糖链结构与功能的阐明将是后基因组时代生命科学研究的核心内容之一,对人类健康的维护和疾病的防治将产生深远影响。
糖链的结构具有惊人的多样性、复杂性和微观不均一性,其一级结构的内容不仅包括糖基的排列顺序,还包括各糖基的环化形式、各糖基本身异头体的构型、各糖基间的连接方式以及分支结构的位点和分支糖链的结构。
糖代谢的研究与糖新生物学的研究进展0902012010摘要:糖是一类化学本质为多羟醛或多羟酮及其衍生物的有机化合物.在人体内糖的主要形式是葡萄糖(glucose,Glc)及糖原(glycogen,Gn).葡萄糖是糖在血液中的运输形式,在机体糖代谢中占据主要地位;糖原是葡萄糖的多聚体,包括肝糖原、肌糖原和肾糖原等,是糖在体内的储存形式.葡萄糖与糖原都能在体内氧化提供能量.食物中的糖是机体中糖的主要来源,被人体摄入经消化成单糖吸收后,经血液运输到各组织细胞进行合成代谢和分解代谢.机体内糖的代谢途径主要有葡萄糖的无氧酵解、有氧氧化、磷酸戊糖途径、糖原合成与糖原分解、糖异生以及其他己糖代谢等.关键字:糖代谢,研究进展,糖原组学,食物中的糖代谢的基本概念机体内的化学反应是在酶的催化下完成的。
在细胞内这些反应不是相互独立的,而是相互联系的,一个反应的产物可能就是下一个反应的底物,这样构成一连串的反应,称之为代谢途径(pathway),由不同的代谢途径相互交叉构成一个有组织有目的的化学反应网络(network),称为代谢(metabolism)。
体内的代谢途径主要分为两类:一类是由大分子(多糖、蛋白、脂类等)不断降解为小分子(如CO2,NH3,H2O)的过程称之为分解代谢(catabolism);另一类是由小分子(如氨基酸等)生成大分子(如蛋白质)的过程称之为合成代谢糖的消化和吸收食物中的糖主要是淀粉,另外包括一些双糖及单糖。
多糖及双糖都必须经过酶的催化水解成单糖才能被吸收。
食物中的淀粉经唾液中的α淀粉酶作用,催化淀粉中α-1,4-糖苷键的水解,产物是葡萄糖、麦芽糖、麦芽寡糖及糊精。
由于食物在口腔中停留时间短,淀粉的主要消化部位在小肠。
小肠中含有胰腺分泌的α淀粉酶,催化淀粉水解成麦芽糖、麦芽三糖、α糊精和少量葡萄糖。
在小肠黏膜刷状缘上,含有α糊精酶,此酶催化α极限糊精的α-1,4-糖苷键及α-1,6-糖苷键水解,使α-糊精水解成葡萄糖;刷状缘上还有麦芽糖酶可将麦芽三糖及麦芽糖水解为葡萄糖。
糖和生物化学——糖生物学和糖基面糖是人类生活中不可或缺的营养素,具有重要的生物学功能,但它的作用范围可能比大家想象的还要更多。
糖不仅仅是我们平常见到的食用糖,它在生物体内还扮演着许多重要的角色,在生命体系中起到了至关重要的作用。
研究糖生物学和糖基面,可以帮助我们更好地了解生命的起源和发展,探索疾病的病因和治疗方法。
糖生物化学糖生物学是生物化学的一个分支,研究糖在生命体系中的生化反应、代谢途径、生物活性等方面的内容。
糖在人类生活中的角色大家都非常清楚,比如说它是我们生活中重要的能量源,还是烘焙、酿酒、腌制等方面的必不可少的原料。
但事实上,糖在生物体内的功能和生化活动还远不止于此。
例如,一些生物糖分子中含有特殊的结构单元,能够辅助蛋白质、核酸等生物大分子完成一些特殊的生化作用。
有的糖类分子具有生物信息传递、免疫反应等功能,对于人体的免疫系统和生命保持平衡起到了至关重要的作用。
此外,糖作为生物大分子的核心构成部分之一,在生化代谢的途径中广泛存在。
在常见的能量代谢途径中,糖通过酵解、三羧酸循环等途径,形成ATP等能量化合物,为生物体提供能量。
另一方面,在人体代谢功能失调的情况下,糖也可能积累起来,引发一些代谢性疾病,比如糖尿病等。
糖生物化学的研究对于我们更好地了解复杂的生物体系,探索疾病的发病机制和治疗方法,都有着非常重要的作用。
糖基面关于糖基面的研究,起源与生物基础研究领域中的糖分子识别功能有关。
糖基面是指大分子表面所暴露出的和糖相关的蛋白质、脂质、核酸等生物大分子所拥有的糖基的结构。
由于其具有重要的生物学活性,糖基面成为可以促进生物分子相互作用、控制细胞信号传递、调节生物活性等的重要介体。
近年来,糖分子在细胞和生物分子相互识别中的作用已被逐渐重视。
糖分子与其他生物分子的相互作用可以发生在细胞表面、胞内和胞外环境中。
这些相互作用能够控制细胞活性、细胞外基质生产以及中枢神经系统中的细胞交互等生理作用。
其中,一些糖基面受体和糖基面酶是能够调节炎症、毒瘤和免疫反应等重要生物过程的关键因子。
糖化学与糖生物学的研究进展糖化学和糖生物学是生物化学领域中一个十分重要的研究方向。
从化学角度来看,糖是由碳、氢、氧三种元素构成的有机化合物。
它们在自然界中广泛存在,并在生物体内发挥着重要的生理功能。
糖有多种形式,包括单糖、双糖和多糖,每种形式都有着特定的化学性质和功能。
由于糖的多样性,研究人员一直在探索糖的合成、结构和功能等方面的问题。
糖化学主要研究糖的化学合成和结构,通过合成不同结构的糖分子,可以进一步了解糖的功能和生理作用。
在过去的几十年里,糖化学取得了巨大的进展。
糖的合成方法不断提高,包括化学合成和酶催化等方法。
这些方法为糖的研究提供了基础工具,使得科学家们能够合成出各种结构的糖,并进一步研究其生理功能。
糖生物学则研究糖在生物体内的合成、降解和调控。
糖是生物体能量代谢的重要部分,同时也参与了细胞信号传导和调节等生理过程。
研究表明,糖还与一系列疾病的发生和进展密切相关,如炎症、癌症和心血管疾病等。
因此,研究糖的生物学功能不仅有助于了解生命的基本过程,还对于疾病的防治具有重要意义。
随着科技的进步,糖化学和糖生物学的研究手段也在不断发展。
例如,结构生物学的技术可以通过解析糖的结构来揭示其功能。
糖组学则通过高通量的糖鉴定和定量分析技术,使得研究人员能够更好地理解糖的生物学功能和调控机制。
同时,基因组学、蛋白质组学和代谢组学等研究手段的发展,也为糖生物学的研究提供了更加全面的视角和深入的研究内容。
除了基础研究领域,糖化学和糖生物学在医药和生物技术领域也有着广泛的应用。
例如,糖蛋白等糖基化蛋白在生物药物的制备中起到重要作用。
另外,糖基化的疫苗研发也成为研究的热点之一。
糖类药物和糖抗体疗法也逐渐受到重视,为疾病的治疗提供了新的思路和方法。
尽管如今糖化学和糖生物学已经取得了一系列重要的进展,但仍然面临着许多挑战。
糖的复杂性和多样性使得研究工作变得复杂而困难。
同时,糖与其他生物分子的相互作用也需要更加深入地研究。
糖生物学的研究范畴糖生物学是研究糖的形成、代谢、功能和调控的学科领域。
糖是生物体内重要的能量来源,也是细胞膜的组成成分,在维持生物体的正常功能和代谢过程中起着重要作用。
糖生物学的研究范畴涉及糖的合成、降解、转运、信号传递等多个方面,对于揭示糖与生物体健康、疾病等方面的关系具有重要意义。
糖生物学的研究范畴主要包括以下几个方面:1. 糖的合成与降解:糖的合成和降解是糖代谢的核心过程。
糖合成主要通过光合作用和糖异生途径进行,而糖降解则通过糖酵解和呼吸作用进行。
糖生物学研究了糖的合成和降解途径、关键酶的调控机制以及其在生物体内的功能。
2. 糖的转运与储存:糖在生物体内的转运和储存是维持能量平衡的重要过程。
糖生物学研究了糖在细胞内和细胞间的转运机制,以及糖在细胞内的储存形式和调控机制。
3. 糖的信号传递:糖作为一种重要的信号分子,在生物体内参与了多个信号通路的调控。
糖生物学研究了糖在信号传递中的作用机制,例如通过糖基化修饰调控蛋白的功能,以及糖作为信号分子参与的生物学过程。
4. 糖与疾病的关系:糖的异常代谢与多种疾病的发生和发展密切相关。
糖生物学研究了糖代谢异常与糖尿病、肥胖症、心血管疾病等疾病的关系,为疾病的预防和治疗提供了理论基础。
糖生物学的研究方法主要包括生物化学、分子生物学、细胞生物学、遗传学等多个学科的交叉应用。
通过这些方法,研究者可以揭示糖的合成途径、降解途径以及相关酶的结构和功能,进而探索糖在生物体内的作用机制和调控网络。
糖生物学的研究对于人类健康和疾病的防治具有重要意义。
通过深入研究糖的代谢和调控机制,可以为糖尿病、肥胖症、心血管疾病等疾病的预防和治疗提供理论依据。
此外,在农业领域,糖生物学的研究也有助于提高作物的产量和品质,为粮食安全和农业可持续发展做出贡献。
糖生物学是一个重要的研究领域,它涉及糖的合成、降解、转运、信号传递等多个方面。
糖生物学的研究对于揭示生物体的代谢机制、疾病发生机理以及农业生产等具有重要意义。
糖生物学研究及其应用糖生物学是研究糖类化合物的结构、功能、合成及其在生物过程中的作用的学科。
随着科学技术的不断进步,糖生物学研究的应用越来越广泛,不仅在医药领域有很大的作用,还在生物技术、食品工业、环境科学等领域得到广泛应用。
一、糖类化合物的重要性糖类化合物不仅是生物体内的重要分子,而且还广泛存在于天然产物、工业材料和环境污染物中,具有广阔的应用前景。
糖类化合物在生物体内不仅作为能量来源,还参与细胞膜的结构和功能、激素及酶的生物合成、免疫反应、分子识别以及信号传递等生命活动。
糖类化合物的空间结构和化学性质能够决定其生物学功能,其在细胞信号传导、癌症发生等生理和病理过程中扮演着至关重要的角色。
二、糖生物学研究的重要意义糖生物学是在生命科学领域的一个新兴学科,其对于深入了解生物体内糖类化合物的合成、代谢和功能具有重要的意义。
糖生物学的研究已经成为了当今世界生命科学领域颇受关注的热点和前沿领域,其研究成果已经推动了很多领域的进步。
三、糖生物学在医学上的应用1.发展基于糖的药物药物研究者发现,一些肿瘤细胞表面的糖类化合物具有相对稳定的结构,这些糖类化合物可被某些抗体识别并攻击,从而抑制癌细胞的生长和扩散。
这种抗体疗法的研究就是基于糖的生物学知识开发的。
2.诊断器具的开发糖类化合物是细胞表面上的重要标记,除了抗体,很多细胞表面分子只会与特定种类、构型、序列的糖类化合物相互作用。
因此,生物芯片上结构复杂的糖类化合物可以用于检测肿瘤标志物、病原体等。
3.糖尿病及心血管疾病的研究糖尿病和心血管疾病是两大慢性疾病,是现代医学研究的重点。
很多糖类化合物的代谢和合成与这两种疾病有关。
研究者发现,改变糖类化合物在机体内的代谢和分解,可以缓解糖尿病、心脏病等慢性病的症状。
四、糖生物学在生物技术上的应用糖生物学在现代生物技术研究中也发挥着越来越重要的作用。
其中,糖类化合物在生物材料的组装、合成和改性中都具有重要的作用。
1.合成复杂构象的生物材料通过工程菌、酵母等载体,进行糖基化作用,生产出一些复杂构象的蛋白质材料。
糖化学与糖生物学对人类健康的关系
100多年前德国著名科学家E. Fisher就开始研究糖类。
1923年M.Heidelberger 和T. Oswld 提出细菌的抗原是由糖类物质组成而不是蛋白质。
从上世纪 60年代起,人们发现糖类物质具有多方面和复杂的生物活性,如细胞间的通讯、识别相互作用,胚胎的发生、转移,信号的传递,细胞的运动与黏附,抗微生物的黏附与感染及调节机体的免疫功能等等。
20世纪70年代开始了糖化学(Carbohydrate Chemistry)和生物化学交叉研究,因此诞生了糖生物学(Glycobiology)这门新学科。
糖生物学研究的领域是糖化学、糖链生物合成、糖链在生物体系中的功能、糖链操作技术等。
在后基因时代DNA重组技术在糖生物学中得到应用,重组技术使参与寡糖和蛋白聚糖组装、加工和降解过程的酶分子鉴定以及对识别糖分子结构的植物、动物凝集素的鉴定成为可能。
糖分子能促进新生蛋白质折叠和辨别淋巴细胞、粒细胞在循环中穿行的方向,聚糖组装错误引发遗传性疾病等都说明了研究糖复合物是生命科学的一个重要的分支。
糖复合物(glycoconjuate)是糖类和蛋白质或脂类形成的共价结合物,近年来又发现了蛋白质—糖—脂质三者的共价结合物。
Glycoconjugate也可译为糖缀合物(结合物)或复合糖(complex carbohydrate)。
糖类在生物体中不仅作为能源(如淀粉和糖原)或结构组分(如蛋白聚糖或纤维素),而且担负着极为重要的生物功能。
一个含有4个特定糖基的四糖在理论上可有3万余种异构体。
这是因为肽的连接都是氨基酸的α-氨基和α-羧基连接的肽键,一个氨基酸残基只能在氨基侧链各形成一个肽链,一般不会形成分支肽链,核苷酸也都是3ˊ,5ˊ-磷酸二酯键连接,也不可能存在分支的核酸。
但是寡糖中二个糖基的互相连接可以有1→2、1→3、1→4、1→6等不同方式,一个糖残基和相邻残基有时可形成4个糖苷键,从而使糖链分支,而且糖基还有α,β异头碳构型,更造成了连接键的复杂性。
可以说,具有相同残基数量的寡糖和肽或寡核苷酸相比,前者含有更多的信息。
越来越多的事实证明,糖复合物中的寡糖是
体内重要的信息分子,对人类的疾病的发生、发展和预后起着重要的作用,同时一类重要的治疗药物。
糖类物质作为药物的主要功能有以下几个方面:
1.对免疫系统的影响
糖类物质能维持机体免疫系统的动态平衡,当机体免疫系统受损或功能低下时多糖和寡糖能刺激各种免疫细胞成熟、分化和繁殖,使机体免疫系统恢复平衡,免疫系统又能行使正常的监视、消灭外源性异物的功能,这些异物包括病原微生物、癌细胞、自身衰老死亡的细胞等。
2.多糖、寡糖药物降血糖的作用
有些多糖是β受体激动剂,通过第二信使将信息传递到线粒体,使糖的氧化利用加速,引起降血糖。
糖类物质降血糖的另一个机理是由于糖类药物都极易溶于水,口服后在肠道内吸水膨胀占据肠道空间并形成膜覆盖住肠道,减缓食物的吸收速度,控制住餐后血糖的飙升。
德国拜耳集团研制开发的阿卡波糖是一种肠道α-葡萄糖苷酶抑制剂,它抑制肠道α-葡萄糖苷酶,阻断从食物中水解单糖降低胰岛α-葡萄糖苷酶的负担。
3.抗辐射
动物实验证明有些多糖能刺激造血干细胞、粒细胞—聚噬细胞集落和脊髓中造血细胞的产生,所以具有抗辐射升高白细胞的作用。
4.抗病毒作用
多糖具有抗艾滋病病毒的作用。
HIV-1病毒对人体的侵袭首先是对辅助性淋巴细胞(即CD4细胞)的吸附。
某些硫酸化的多糖能阻断HIV对辅助性淋巴细胞(即CD4细胞)的黏附,
起到屏蔽效应。
对幽门螺旋杆菌的抗菌作用与抗病毒机理相似,也是阻止幽门螺旋杆菌依附到胃肠道,防止了细菌的感染。
5.抗类风湿关节炎的糖类药物
缺乏IgG半乳糖型分子的人是类风湿关节炎侵袭的对象,同样也包括肺结核、麻风、病节性回肠炎和类肉瘤的病人。
美国Greenwish制药公司已开发出以糖类为基础的治疗类风湿关节炎的药物,其中WG-80126在1994年就开始了Ⅲ期临床试验,是具有免疫调节、抗增殖和抗炎特征的糖类药物。
6.以糖类物质为基础的疫苗
寡糖与载体蛋白质耦合所得的疫苗——被验证是高度有效的。
如b型流感噬血杆菌在幼儿中引起急性下呼吸道感染,这种流感病毒致死率达10%,还在60%的患儿中引起细菌性脊髓灰质炎(脑膜炎)(病毒引起的脊髓灰质炎导致小儿麻痹),存活下来的儿童也往往带有终身残疾。
在20世纪90年代,研究证明一种由Hib衍生的寡糖和蛋白质载体耦合缀合物形式的疫苗,Hib疫苗在发达国家已成为计划免疫的疫苗,Hib感染的发病率下降了95%。
还有癌疫苗也是以糖为基础的疫苗,这些疫苗是用癌细胞表面存在的寡糖免疫制成的。
中医中药是中国的国宝,中草药含有大量的水溶性物质,就是多糖和寡糖。
中草药传统的服药途径是水煎,水煎过程即是提取糖的过程,进入到病人体内的中草药组分是糖类物质,起的作用也与多糖寡糖作用相似,其作用多方面、持久温和。
把生命科学的最新进展、研究成果、新技术应用到糖类药物研究与开发上,就会创造出为人类健康做出贡献的新药,同时也会给中药现代化开拓了新方向、新领域、新技术。
糖生物学的崛起
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。
各国政府对糖生物学研究的支持
日本
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
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
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。