鞘糖脂研究进展

鞘糖脂位于细胞膜脂质双分子层,是哺乳动物细胞膜上的必需组成成分之一,参与细胞的多种生物学活动,其生物学功能非常复杂。在免疫应答、细胞发育、细胞识别及分化中都发挥重要的作用。组织器官中鞘糖脂的异常表达往往与各种疾病具有明显的相关性。因此鞘糖脂的结构表征、构效关系研究以及与之相关的鞘糖脂生物合成及分解代谢途径的研究已成为近年来的热点问题。最近研究也表明鞘糖脂在疾病的发生发展及治疗过程中都具有至关重要的作用。对鞘糖脂的结构与功能的关系、糖脂的合成代谢以及糖脂的分离分析方法作一综述。     

鞘糖脂的人工合成体系研究进展

鞘糖脂(glycosphingolipids,GSLs)是真核生物细胞膜的重要组成部分,广泛参与细胞信号传导、免疫、增殖及凋亡等各项生理活动。鞘糖脂类具有作为药物、治疗靶标及潜在诊断标记的潜力,并且与多种疾病的发病机制及相关药物开发密切相关。目前,鞘糖脂类药物的大量制备主要依赖从动物脑组织中提取,存在成本较高、来源有限且有受疯牛病等人畜共患病污染的潜在危险。因此,对鞘糖脂的人工生物合成研究成为学术界的热点。本文中,笔者主要阐述鞘糖脂的化学酶法合成和人工细胞工厂构建方面的研究进展。     

妊娠期家兔子宫内膜的鞘糖脂表达

 妊娠期家兎子宫内膜的神经节苷脂(Gls)的含量明显低于动情期的,而中性鞘糖脂(NGSL)的含量则以妊娠中、晚期的最高,动情期最低。鞘糖脂组成变化最显著的是妊娠早期,由动情期到早孕GM_3从28.0％增加到52.7％,CMH.CDH由未测出分别增加到29.2％和21.9％,而糖链复杂的组分GD_3,GTlb和CPH的百分含量则明显减少,到妊娠中、晚期、短糖链组分逐渐减少,而复杂糖链组分渐增。中期妊娠内膜的(GIs)以GD_3为主要组分,占45％,明显高于其它各期。NGSL在妊娠中、晚期CPH增高达70％,与动情期水平相当。结果提示,妊娠期间子宫内膜的鞘糖脂含量与组成均发生明显变化,这些变化可能与子宫功能密切相关。特别是早孕对的变化,推测与子宫内膜和胚泡的识别,粘连特性的获得有关。     

真菌鞘糖脂的生物学功能及应用研究进展

丝状真菌作为一类重要的微生物，被广泛应用于发酵食品、工业酶和次生代谢物等工业生产中。真菌鞘糖脂主要由鞘氨醇、脂肪酸链和特殊的极性基团组成，根据极性基团的不同，分为中性鞘糖脂和酸性鞘糖脂两大类。鞘糖脂不仅参与真菌生长、细胞分化、增殖、细胞凋亡、逆境胁迫等重要生理活动，中性鞘糖脂还可作为功能性医药用品、化妆品和保健食品的重要活性组分。本文论述了真菌鞘糖脂的主要种类、结构、生物合成途径和及其参与丝状真菌生长、分化和响应逆境胁迫的生物学功能；探讨了真菌中性鞘糖脂作为抗菌肽的靶点和酸性鞘糖脂在开发抗真菌药物中的应用；同时还综述了中性鞘糖脂作为化妆品的保湿成分或保健食品的功能成分，在改善皮肤屏障功能和预防特应性皮炎中的重要作用的相关研究进展，尤其是来源于曲霉的中性鞘糖脂，可显著增强皮肤屏障功能，并可作为益生元预防肠道损伤；另外还探讨了曲霉尤其是米曲霉作为开发中性鞘糖脂生物资源的优势。     

鞘糖脂的新陈代谢与生理学功能（英文）

鞘糖脂由一个神经酰胺的脂骨架与一个或多个糖基连接形成,存在于细胞膜中,承担多种生理学功能。我们将对鞘糖脂的生物化学及生理学方面研究做一概述,随后简要介绍近年来鞘糖脂的临床研究进展。在讨论鞘糖脂生物化学方面的研究中,我们把重点放在介绍鞘脂类及鞘糖脂的结构和生合成途径。脂类生物合成和降解是通过一系列酶的参与紧密调控的,如果一种酶参与代谢失败会导致酶底物的大量堆积,会引起溶酶体贮积症,这种疾病是由具有分解代谢活性的水解酶缺失所造成的。随后,我们介绍鞘糖脂在细胞及动物体内的生理学方面的功能,以及鞘糖脂在临床方面的一些病症中所起的作用,即使许多细节还有待于进一步研究。     

糖苷合酶应用于糖蛋白和鞘糖脂的合成

糖苷合成酶是糖苷酶的亲核体氨基酸突变酶,催化寡糖的高效合成,可应用于寡糖的大规模生产。最近,糖苷合成酶被成功地应用于两类重要的生物分子——糖蛋白和鞘糖脂的高效合成,这必将对糖生物学和制药业的发展起到重要的推动作用。     

一株神经节苷脂内切糖苷酶产生菌的分离、鉴定及系统发育分析

从土壤微生物中筛选得到一株产神经节苷脂内切糖苷酶的菌株YW2112, 该酶能特异性水解神经节苷脂中连接神经酰胺和寡糖链之间的糖苷键,是研究神经节苷脂结构与功能的重要工具酶。对分离菌株YW2112进行了形态、生理生化鉴定及16S rDNA序列分析。菌株YW2112为细菌,革兰氏染色阴性,直杆状, 鞭毛周生,菌体大小为(0.6μm～1μm)×(1μm～3μm),V-P实验阳性,甲基红阴性,利用葡萄糖产酸产气。以16S rDNA同源性为基础构建了包括11株相关种属细菌在内的系统发育树,在系统发育树中,分离菌株YW2112 与Enterobacter cloacae 在同一分支,二者的序列相似性为98.6% ,结合形态和生理生化鉴定,将其鉴定为阴沟肠杆菌（Enterobacter cloacae）。     

白沙蒿粘液瘦果萌发中外切糖苷酶活动特性

白沙蒿 (ArtemisiasphaerocephalaKrasch .)是中国西北沙区分布的多年生植物。瘦果遇湿后其粘液层开始膨胀。对其种子萌发不同阶段的种胚提取物中几种可能降解果皮外层粘液物质的外切糖苷酶进行了检测。结果表明 :β 吡喃半乳糖苷酶在干种子中的活性很高 ,但是随着种子的吸涨而逐渐降低 ,在已萌发的种子中无法探测到。α和 β 吡喃阿拉伯糖苷酶、β 吡喃葡萄糖苷酶以及 β 吡喃甘露糖苷酶在种子萌发过程的胚提取物中也显示出了一些活性 ,但是这些活性在种胚外却无法探测到。所有胚提取物中的外切糖苷酶都无法降解果皮粘液物质。所有的证据都表明果皮外层的粘液物质无法在种子萌发的早期被水解。因此果皮粘液物质在干旱沙质条件下的生态功能被限制在吸收水分以及延长胚吸水的时间。     

白沙蒿粘液瘦果萌发中外切糖苷酶活动特性

白沙蒿(Artemisia sphaerocephala Krasch.)是中国西北沙区分布的多年生植物.瘦果遇湿后其粘液层开始膨胀.对其种子萌发不同阶段的种胚提取物中几种可能降解果皮外层粘液物质的外切糖苷酶进行了检测.结果表明:β-吡喃半乳糖苷酶在干种子中的活性很高,但是随着种子的吸涨而逐渐降低,在已萌发的种子中无法探测到.α和β-吡喃阿拉伯糖苷酶、β-吡喃葡萄糖苷酶以及β-吡喃甘露糖苷酶在种子萌发过程的胚提取物中也显示出了一些活性,但是这些活性在种胚外却无法探测到.所有胚提取物中的外切糖苷酶都无法降解果皮粘液物质.所有的证据都表明果皮外层的粘液物质无法在种子萌发的早期被水解.因此果皮粘液物质在干旱沙质条件下的生态功能被限制在吸收水分以及延长胚吸水的时间.     

定向进化和半理性设计改造顺式环氧琥珀酸水解酶

【背景】D(-)-酒石酸是非天然有机酸,在保健品、食品和肿瘤药物合成等行业具有重大应用潜力,目前主要通过生物转化法生产,即顺式环氧琥珀酸水解酶[cis-epoxysuccinic acid hydrolase,CESH(D)]水解顺式环氧琥珀酸(cis-epoxysuccinic acid, ESH)生成D(-)-酒石酸。该法简单温和,但存在CESH(D)酶活转化效率低下的瓶颈问题。【目的】通过基因工程改造,提高CESH(D)的酶活力、温度和pH稳定性。【方法】利用定向进化和半理性设计体外改造CESH(D),高通量筛选出正向突变体;然后对其进行酶学性质研究,包括比酶活、温度和pH对酶催化效率的影响、酶的温度稳定性、pH稳定性及酶促动力学分析;最后通过分子对接等手段分析突变位点影响催化活性的初步机制。【结果】筛选获得4个正向突变体L231P/N226S、V77I、D183E和T223S。与野生型相比,4个突变体的比酶活分别提高2.2、1.6、1.5和1.4倍。其中,L231P/N226S的温度稳定性和pH稳定性较野生型均有显著提高,55℃时催化活性为野生型的1.6倍,pH 6.0时催化活...     

狗小肠鞘氨醇糖脂中长链碱组成的研究

 利用气相色谱、气相色谱-质谱联用等方法测定了狗小肠鞘氨醇糖脂中的长链碱组成。其主要的长链碱为鞘氨醇(Sphingosine)、异鞘氨醇(isosphingosine)、二氢鞘氨醇(Sphinganine)和植物鞘氨酸(Phyto-sphingosine)。一共分离出十三个鞘氨醇糖脂。在唯一的五糖基神经酰胺中异鞘氨醇是主要成份。在一个一糖基神经酰胺中植物鞘氨醇是主要成份。植植物鞘氨酸也是两个二糖基神经酰胺和一个三糖基神酰胺的主要长链碱。说明它不仅存于植物体内。     

限制性核酸内切酶或特异位点的DNA内切酶

目前对那些在原核生物中看来普遍存在的特异位点核酸内切酶的看法,由于探索重组DNA技术学的工具而受到了严重地歪曲。仅分离到了具有识别3—7个特异碱基范围序列的酶。当然这些内切酶在复合组基因的分析、“逆转遗传学”(“reverse genetics”)的兴起以及在真核中基因表达区的最近突破,特别是在了解肿瘤病毒RNA的作用过程中和免疫球蛋白的表达中基因重排等方面的用途上在过去的五年深为分子和细胞生物学家们体会到了。已发现了在识别顺序中有交错、对称、不对称及简并巨大多样性。同时考虑到特异位点重组和(或)DNA降解方面的遗传学资料,说明我们现在所收集的内切酶只能代表一个程度极其复杂的特异性窄谱。这些酶本身也为生物物理学家们和生物化学家们提供了探索DNA—蛋白质相互作用的微妙问题的丰富材料。     

限制性核酸内切酶或特异位点的DNA内切酶

目前对那些在原核生物中看来普遍存在的特异位点核酸内切酶的看法,由于探索重组DNA技术学的工具而受到了严重地歪曲。仅分离到了具有识别3-7个特异碱基范围序列的酶。当然这些内切酶在复合组基因的分析、“逆转遗传学”(“reverse genetics”)的兴起以及在真核中基因表达区的最近突破,特别是在了解肿瘤病毒RNA的作用过程中和免疫球蛋白的表达中基因重排等方面的用途上在过去的五年深为分子和细胞生物学家们体会到了。已发现了在识别顺序中有交错、对称、不对称及简并巨大多样性。同时考虑到特异位点重组和(或)DNA降解方面的遗传学资料,说明我们现在所收集的内切酶只能代表一个程度极其复杂的特异性窄谱。这些酶本身也为生物物理学家们和生物化学家们提供了探索DNA-蛋白质相互作用的微妙问题的丰富材料。     

雌、孕激素对去卵巢家兔子宫内膜鞘糖脂表达的影响

用雌、孕激素处理去卵巢家兔后观察子宫内膜鞘糖脂的含量和组成。结果表明、雌激素处理后、子宫内膜Gls含量是孕激素处理的十余倍,而孕激素增加NGSL含量的作用却比雌激素更强。两种激素对鞘糖脂组分的影响也明显不同。雌激素给药组子宫内膜鞘糖脂以多糖基组分GD_3 GT_(1b) CPH为主,孕激素组则以短糖链组分GM_3 CMH CDH为主。雌激素预先作用后再用孕激素或雌、孕激素同时给药,与单用雌激素后比较其短糖链组分明显增加,多糖基组分则明显减少,表现出两者的共同作用。上述结果提示:雌、孕激素对鞘糖脂代谢影响明显不同,雌激素使糖链复杂化、孕激素则使糖链趋向于简单。     

人正常子宫肌肉的鞘糖脂组成及其在不同生理功能阶段的变化

本文测定了新生儿、生育期、更年期和足月妊娠人子宫肌肉的神经节苷脂(Gg)与中性鞘糖脂(N-GSL)的含量,比较了两种鞘糖脂的HPTLC谱。新生儿期Gg的总含量(以脂结合唾液酸LBSA量表示)最高,每克湿重组织约45.2μg,足月妊娠子宫肌肉中的含量最低,为10.4μg,生育期为32.8μg、更年期为39.5μg。N—GSL的含量却以足月妊娠子宫肌肉中最多,达99.4μg。按HPTLC谱分析子宫肌肉中Gg的主要组分为GD_3和GM_3,在子宫发育成熟与妊娠时,肌肉组织中这两种组分的含量变化明显:生育期样品的GD_3由新生儿的25.4％增加到56.6％(按占LBSA总量的百分比计算),GM_3则由33.2％降至16.9％。此外,GM_1和GD_(1a)也明显减少。N—GSL在生育期CMH、CDH和CTH的含量(按占含糖基量的百分比计算)成倍增加,而含五糖基以上的组分则仅为新生儿子宫的1/5。足月妊娠与新生儿子宫肌肉的两类鞘糖脂的HPTLC谱类似,但前者GT1b占19.4％,明显高于新生儿样品(6.1％)。