凝集素

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血球凝集素

凝集素(Lectins)是一種對醣蛋白上的醣類具有高度特異性的结合蛋白。在實驗室中,經常被用來分離純化醣蛋白。

Lectin的名字的由來是來自於拉丁文中的legere,代表選擇的意思。尽管它們最初是在一百多年前於植物中發現,但是如今認為它們在自然界中普遍存在。一般普遍認為最早關於血球凝集素的敘述,來自於1888年彼得·赫曼·斯蒂尔马克在塔尔图大学(專制時期的俄國最老的大學之一)发表的博士論文。血球凝集素,也具有高度毒性,由斯蒂尔马克自蓖麻種子純化出來(Ricinus communis)而命名為蓖麻毒素(Ricin)。然而大部分的凝集素基本上在作用時不具有酵素活性以及不造成免疫反應。凝集素在自然中到處存在,它們可以結合游離溶液中的類,或者特定蛋白質結構的某一部分上。它們凝集細胞并(或者)參與糖结合(glycoconjugate)作用。


雖然人們認為在植物中凝集素的功能是結合細胞表面上的醣蛋白,然而在動物中它的功能也包括結合可溶性的細胞外或細胞內醣蛋白。舉例來說,有一種凝集素被發現在哺乳類动物肝細胞的表面上,能夠專一性的識別乳糖殘基。人們相信這些細胞表面上的接受器是負責將循環系統中的特定醣蛋白移除。另一個例子是甘露糖-6-磷酸接受器能夠識別含有此種殘基的水解酵素,隨後標定這些蛋白將其送至溶小體。它們提供許多不同的生物功能——從細胞附著的調控,到醣蛋白合成,以及血液中蛋白質的濃度。凝集素也能夠藉由識別僅在病原中發現或是無法進入宿主細胞的的醣類而在免疫系統中扮演重要的角色。

純化的凝集素對於臨床应用非常重要,因為它能夠用來鑑定血型。有些存在人類紅血球上的醣脂質以及醣蛋白能夠經通过凝集素來鑑定。一種來自於雙花扁豆(Dolichos biflorus)的凝集素,經鑑定後发现可识别A1血型。來自於植物Ulex europaeus的凝集素,經鑑定後发现可识别H血型抗原,而來自於植物Vicia graminea的凝集素则可识别N血型抗原。

凝集素在植物中的真正功能還有待研究,而是否僅具細胞附著功能依然還有疑問。凝集素在種子中大量表現(通常自種子中純化),并且隨著植物生長而減少,这顯示其在植物發芽或種子自我生存中扮演了重要角色。

凝集素被視為免疫系統中的直接演化前身,而且它們至今依然在此扮演重要角色 - lectin complement activation pathway, Mannose binding lectin, S,P,E lectins, etc.

“高等”凝集素如自然殺手細胞接受器,對於簡單的醣類具有較低的專一性,而對於obscure的寡糖結構顯示高度親和性

豆科植物中的凝集素已被廣泛的作為模式生物來瞭解蛋白質如何識別醣類的分子基礎,因為它們相對容易取得而且具有廣泛的醣類種類。許多凝集素的晶體結構也揭示了醣類與蛋白質之間的原子作用。

一個凝集素在生物學上強大的例子是生化戰劑蓖麻毒素。蓖麻毒素是一種由兩個功能結構域所組成而自從蓖麻中純化的蛋白質。其一是一個能夠結合細胞表面上的半乳糖殘基而能夠使蓖麻毒素進入細胞的凝集素,第二個功能結構域是一個能夠將核醣體RNA中的鹼基切除的N-glycosidase,该作用会抑制蛋白質的合成,并进而导致細胞死亡。

分類[编辑]

主要選擇素 [1]
  選擇素代號 選擇素名稱 來源 配體
甘露糖结合凝集素
ConA Concanavalin A 白刀豆Canavalia ensiformis α-D-mannosyl and α-D-glucosyl residues

branched α-mannosidic structures (high α-mannose type, or hybrid type and biantennary complex type N-Glycans)

LCH Lentil lectin 小扁豆Lens culinaris Fucosylated core region of bi- and triantennary complex type N-Glycans
GNA Snowdrop lectin Galanthus nivalis α 1-3 and α 1-6 linked high mannose structures
半乳糖/N-乙酰结合凝集素
RCA Ricin, Ricinus communis Agglutinin, RCA120 Ricinus communis Galβ1-4GalNAcβ1-R
PNA Peanut agglutinin Arachis hypogaea Galβ1-3GalNAcα1-Ser/Thr (T-Antigen)
AIL Jacalin Artocarpus integrifolia (Sia)Galβ1-3GalNAcα1-Ser/Thr (T-Antigen)
VVL Hairy vetch lectin Vicia villosa GalNAcα-Ser/Thr (Tn-Antigen)
N-乙酰结合凝集素
WGA Wheat Germ Agglutinin, WGA Triticum vulgaris GlcNAcβ1-4GlcNAcβ1-4GlcNAc, Neu5Ac (sialic acid)
N-乙酰神經氨酸結合凝集素
SNA Elderberry lectin Sambucus nigra Neu5Acα2-6Gal(NAc)-R
MAL Maackia amurensis leukoagglutinin Maackia amurensis Neu5Ac/Gcα2,3Galβ1,4Glc(NAc)
MAH Maackia amurensis hemoagglutinin Maackia amurensis Neu5Ac/Gcα2,3Galβ1,3(Neu5Acα2,6)GalNac
果糖结合凝集素
UEA Ulex europaeus agglutinin Ulex europaeus Fucα1-2Gal-R
AAL Aleuria aurantia lectin Aleuria aurantia Fucα1-2Galβ1-4(Fucα1-3/4)Galβ1-4GlcNAc,

R2-GlcNAcβ1-4(Fucα1-6)GlcNAc-R1

外部連結[编辑]

參考文獻[编辑]

  1. ^ Lectin list. Interchim. 2010 [2010-05-05].