糖蛋白药物的研究进展（上）

    糖蛋白（glycoproteins）以溶解状态或与细胞膜结合状态广泛存在于细胞内外。其相对分子质量从 1.5×104至大于10６，含糖量差异也很大，从1％～ 85%不等。糖蛋白在生物体内是重要的生物活性物质，其糖链和蛋白相互作用介导细胞的专一性识别，调控各种生命过程如受精、发育、神经系统的维持，在目前炎症及癌细胞异常增殖、自身免疫系统中起重要作用。笔者就其糖蛋白的结构、功能、分离纯化技术及糖蛋白药物国内外研究现状做一综述。

    1　结构

    糖蛋白通过糖肽键（carbohydrate-peptide linkage）将糖链和肽链两部分连接起来，连接方式主要分为 β-构型的N-糖苷键和α-构型的O-糖苷键，另外还有阿拉伯糖羟脯氨酸（Ara-Hyp）、半乳糖羟赖氨酸（Gal- Hyl）等。目前所知，组成糖链的单糖超过百种，动物糖蛋白主要有9种，包括半乳糖、甘露糖、葡萄糖、岩藻糖、葡萄糖胺、半乳糖胺、木糖、N-乙酰神经氨酸、N-羟乙酰神经氨酸，它们通过1-2，1-3，1-4，1-6 键连成糖链或分枝结构。参与糖肽键组成的有5 种氨基酸：天冬氨酸、丝氨酸、苏氨酸、羟脯氨酸和羟赖氨酸，以前3种为主。

    2　代谢

    2.1　糖蛋白的生成合成　糖蛋白肽链的生物合成包括多肽链的合成和多肽链的糖基化作用，糖多肽链的合成受基因控制，而多肽链的糖基化作用不受基因调控，由糖基转移酶将糖基转运至肽链上。糖蛋白糖链的合成按糖肽键性质不同可分为N-糖苷键型寡糖和O-糖苷键型寡糖两种生物合成方式。影响糖链合成的因素很多，如神经系统的控制等。

    2.2 糖蛋白的降解　糖蛋白的降解主要由位于溶酶体的蛋白水解酶和糖苷酶催化。参与糖链降解代谢的大多数糖苷酶是外切酶，要使糖链彻底水解，必须具备全套外切糖苷酶，如缺乏某个酶类，将使糖链降解中断，相关代谢物堆积产生遗传疾病如糖类过多症等。

    3　生物学功能

    3.1　构成α-构型血抗原的基本物质　构成血型的抗原为血型糖蛋白，是一组含大量唾液酸糖链的跨膜蛋白，无论ABO血型系统或MN血型系统都是由血型糖蛋白决定。寡糖链的识别作用决定着细胞的识别、集聚和受体作用。

    3.2　黏膜保护作用　由于糖蛋白的高黏度特性，可作为机体的润滑剂，防止蛋白水解酶的水解作用；还可防止细菌、病毒的感染或机械作用的损伤。

    3.3　构成细胞表面受体，与细胞识别和黏着有关一些外源凝集素、毒素以及病原体的受体均是糖蛋白。一些植物凝集素可使血液细胞发生凝集，动物凝集素不仅在体液免疫中起作用，还和肿瘤转移作用有关。不同性别性细胞相互作用成合子或聚集成组织，都以糖和与糖专一结合的蛋白质间的识别和结合为前奏，特别是与糖链的结构与识别功能有关，为医疗上避孕提供了新的可能途径。利用精细胞表面糖蛋白特异结合的特性，将外源基因导入成熟精子，使外源DNA进入卵中受精，可借此产生优良品种。病原体感染宿主也是通过病毒上的糖蛋白与宿主细胞膜上的糖基专一结合导致的，生物体内，具不同糖链结构的分子乃至细胞可被不同器官或细胞识别、吸收并降解，这些糖蛋白的糖结构决定它们不能长期存在于血液，只能限制在特定部位，此即归巢现象。

    3.4　物质运输功能　一些糖蛋白如运血红蛋白、转铁蛋白受体等可与各种特有的物质结合，将其运输。糖蛋白兼有传递信息功能，在糖蛋白激素中，糖链在激素信号传入细胞过程中担负重要作用。

    3.5　其他功能　糖蛋白还和免疫反应及神经传导有关。如一种Glycodelin A糖蛋白在生殖免疫过程中，在母胎抗排斥免疫中发挥重要作用。某些细胞膜的糖蛋白还有酶活性。

    在以上诸多糖蛋白的生理功能中可以看出，糖链的结构起决定性的作用。Stanley总结糖链在糖蛋白中的作用主要分为两大类，即分子内作用，如蛋白质的正确折叠、细胞内定位、生物活性、抗原性、生物半衰期、蛋白酶敏感性等；分子间作用，如趋靶于溶酶体、组织、细胞-细胞黏附病原体。总之是一种介与专一的“识别”和“调控”生物过程。

    4　分离纯化及鉴定技术

    糖蛋白在提取、分离、纯化方面已取得一定进展。柱色谱技术被广泛采用，如采用离子交换树脂 DE-52-纤维素，DEAE-Sephadex, Ecteola-纤维素提取分离糖蛋白，用凝胶色谱进行纯化等。

    从糖蛋白获得多糖通常有碱提法和蛋白酶水解法。近年来蛋白酶水解法已取代碱提法而成为从组织中提取多糖最常用方法。常用蛋白酶有胃蛋白酶、胰蛋白酶、木瓜蛋白酶等。为水解完全通常采用多种酶混合作用。对于含糖量很高的糖蛋白来说，糖链的阻挠使酶不易接近酶切位点，其用酶量比纯蛋白的酶解要多几倍，时间也更长。

    糖蛋白分析鉴定技术包括纸电泳、醋酸纤维素电泳、凝胶电泳、等电聚焦及毛细管电泳等。气相色谱（GC）、高效液相色谱（HPLC）以及红外光谱、核磁共振等用于糖蛋白的测定。质谱早已应用于糖类化合物分析，GG-MS可测定单糖组成，大气压电喷雾 (ESI)质谱系统可分析pmol级未衍生样品，基体辅助激光解析一电离质谱(MALDI-MS)可快速、灵敏、准确测得ng级葡萄糖及糖蛋白的相对分子质量。

    5　糖蛋白药物的国内外研究现状

    5.1　抗肿瘤　从体液及各种生物中分离出的糖蛋白，具有各种抗菌、抗凝血、抗肿瘤等生物活性。糖蛋白类及细胞的定向归巢、糖蛋白毒素及激素作用机制，可使药物选择性地集中到病灶，提高药效，而不影响正常组织的生长和免疫系统的功能，降低不良反应。例如，将乳糖接到门冬酰胺酶上，利用乳糖定向归巢到肝细胞，使门冬酰胺酶进入肝细胞，可治疗肝癌。不同来源的糖链结构有相似之处，说明以体液糖蛋白代替膜上复合糖类或在高等动物以外寻找利用于人体的半抗原糖类作为药物是可能的。

糖蛋白药物的研究