唾液酸的特性及其識(shí)別蛋白的種類與生物效應(yīng),生物化學(xué)論文所有生物細(xì)胞的外表都覆蓋著種類繁多的糖類化合物，例如O連N-乙酰葡糖胺，鞘糖脂，粘多糖、磷脂錨和脂-寡聚糖等，這些糖-蛋白質(zhì)或糖-脂類復(fù)合物決定細(xì)胞的類型和調(diào)控細(xì)胞的生長(zhǎng)，在環(huán)境發(fā)生變化時(shí)調(diào)節(jié)細(xì)胞做出應(yīng)答反響。唾液酸就是諸多糖類化合物中的一類，廣泛存在于生命系統(tǒng)中，大量存在于細(xì)胞外表和機(jī)體組織中，這一特性引起了大批生物學(xué)家和化學(xué)家的關(guān)注，早在1936年Blix等[2]就開場(chǎng)了對(duì)唾液酸的研究，初次從牛下頜骨唾液腺粘液中成功分離出一種唾液酸。1960年科研人員精到準(zhǔn)確測(cè)出該唾液酸的化學(xué)構(gòu)造并鑒定其構(gòu)造是O,N-二乙酰基神經(jīng)氨酸，屬于氨基糖類化合物，之后很多種類的生物中均分離出唾液酸,人們對(duì)其生物和生理活性進(jìn)行了大量研究，證實(shí)唾液酸具有眾多生物學(xué)成效，其數(shù)量與種類可決定細(xì)胞的特性，因而唾液酸在生物學(xué)研究及生物制藥領(lǐng)域具有重要價(jià)值。唾液酸辨別蛋白是一類能辨別唾液酸并與之結(jié)合的蛋白類物質(zhì)，兩者結(jié)合后介導(dǎo)細(xì)胞-細(xì)胞、細(xì)胞-生物大分子、細(xì)胞-環(huán)境之間的互相作用,進(jìn)而調(diào)節(jié)生物的不同生理功能。1唾液酸的特性唾液酸〔sialicacid,SA〕是一類九碳糖族化合物，當(dāng)前已分離和鑒定出的唾液酸家族成員已有50種以上化合物，大多是N-乙酰神經(jīng)氨酸的O-乙酰基衍生物，構(gòu)造呈多樣性,純的唾液酸是無(wú)色的，易溶于水，但自然界中很少以游離的形式存在，主要以短鏈殘基的形式以-糖苷鍵連接于糖蛋白、糖脂和寡糖的末端.唾液酸在自然界分布較廣，在大多數(shù)高等生物中〔如哺乳類、魚類、兩棲類、爬行類、鳥類等〕和部分低等生物〔如大腸桿菌、沙門氏菌、水泡性口炎病毒、渦蟲〕中均已發(fā)現(xiàn)唾液酸的存在，甚至從六億年前前寒武紀(jì)就進(jìn)化至今的棘皮動(dòng)物〔如：海星、海膽等〕中也獲得了唾液酸，因而證明唾液酸是生物進(jìn)化史上比擬古老的一類糖蛋白。隨著進(jìn)化等級(jí)的降低生物體內(nèi)含有唾液酸的可能性減小，細(xì)菌、病毒等低等生物中僅少數(shù)種類中發(fā)現(xiàn)唾液酸的存在且含量較低，而高等生物尤其是脊椎動(dòng)物體內(nèi)普遍含有唾液酸并且種類較為豐富，主要吸附于細(xì)胞外表和神經(jīng)組織中。當(dāng)前植物中尚未發(fā)現(xiàn)唾液酸.2唾液酸辨別蛋白的種類唾液酸之所以能與后口動(dòng)物一同進(jìn)化5億多年，必然有其特定的功能，不僅僅僅是為細(xì)胞外表提供負(fù)電荷和掩飾糖基的殘鏈，隨著越來(lái)越多的能與唾液酸進(jìn)行特異性結(jié)合的唾液酸辨別蛋白的發(fā)現(xiàn)，唾液酸的生物學(xué)成效與價(jià)值也研究的更為透徹。2.1H因子脊椎動(dòng)物中首先被發(fā)現(xiàn)的唾液酸辨別蛋白是補(bǔ)體H因子，可負(fù)控調(diào)補(bǔ)體旁路途徑，補(bǔ)體旁路途徑在血液循環(huán)系統(tǒng)血漿中始終保持活性，但其效應(yīng)的擴(kuò)大一直遭到H因子的抑制，血漿中H因子是一種高水平表示出的蛋白質(zhì)。但當(dāng)病原生物細(xì)胞暴露出一個(gè)補(bǔ)體活化面時(shí)，旁路補(bǔ)體途徑就會(huì)避開液相H因子，在遭到攻擊的病原體外表進(jìn)行擴(kuò)增，在機(jī)體先天性免疫系統(tǒng)中引發(fā)一連竄的反響，加速病原體的衰變。盡管補(bǔ)體旁路途徑的攻擊目的都處于天然雜亂的狀態(tài),但脊椎動(dòng)物白細(xì)胞外表并不會(huì)遭到補(bǔ)體旁路途徑的攻擊，一個(gè)原因是宿主本身的漿膜上存在一類內(nèi)生物種特異性控制蛋白；另一個(gè)原因是可溶性的H因子吸附在細(xì)胞外表起到了抑制補(bǔ)體旁路途徑轉(zhuǎn)化酶的構(gòu)成，H因子之所以能吸附在脊椎動(dòng)物外表主要的原因是H因子上的陰離子粘附域能特異性辨別細(xì)胞外表的唾液酸或某些硫酸粘多糖。近年來(lái)研究發(fā)現(xiàn)除了脊椎動(dòng)物，一些生存能力較強(qiáng)的病原體微生物外表也含有唾液酸，同樣也能將H因子吸附在細(xì)胞外表以防護(hù)補(bǔ)體途徑的損傷效應(yīng).2.2選擇素第二類被發(fā)現(xiàn)的唾液酸辨別蛋白是選擇素，選擇素分為E、P、L型，它們與細(xì)胞之間的免疫性應(yīng)答密切相關(guān)。早在1985年，RosenS等就已經(jīng)證明淋巴細(xì)胞穿過(guò)高內(nèi)皮靜脈再向淋逢迎歸巢與唾液酸配體被白細(xì)胞L型選擇素辨別密切相關(guān)，在很多類型的白細(xì)胞上L-選擇素都介入表示出。1989年JohnstonG等發(fā)現(xiàn)血小板P型選擇素，它主要儲(chǔ)存在血小板顆粒與內(nèi)皮細(xì)胞的懷布爾-帕拉得小體中，遭到相關(guān)因子刺激時(shí)，P型選擇素能夠以最快的速度轉(zhuǎn)運(yùn)到細(xì)胞外表，啟動(dòng)白細(xì)胞與唾液酸配體的結(jié)合。1991年，TyrrellD等發(fā)現(xiàn)白細(xì)胞E型選擇素能辨別內(nèi)皮細(xì)胞外表唾液酸，以此調(diào)節(jié)白細(xì)胞與活性內(nèi)皮細(xì)胞的結(jié)合，但E選擇素不是白細(xì)胞的基礎(chǔ)表示出物質(zhì)，只要在炎癥發(fā)生時(shí)才能誘導(dǎo)其轉(zhuǎn)錄。三種類型的選擇素編碼基因的克隆分析表示清楚它們具有高度同源性.研究表示清楚三種類型的選擇素主要通過(guò)1-3〔4〕-甘露糖殘基與唾液酸上的sialyl-LewisX〔SLeX〕配體進(jìn)行辨別，但需要對(duì)SLeX進(jìn)行硫酸化修飾后才能實(shí)現(xiàn)與選擇素的結(jié)合。1993年Norgard-SumnichtK等偶爾發(fā)現(xiàn)一種多聚糖即肝素硫酸鹽也能擔(dān)當(dāng)L和P型選擇素的配體，肝素硫酸鹽的高度硫酸化形式也就是肝磷脂，當(dāng)前肝磷脂已被作為一種抑制選擇素與唾液酸結(jié)合的強(qiáng)效抑制劑在臨床上廣泛使用。選擇素在上皮癌細(xì)胞的轉(zhuǎn)移中也扮演著重要的角色。SLeX最早發(fā)現(xiàn)于一些惡性腫瘤中，其性質(zhì)是一種抗原性物質(zhì)，在惡性腫瘤中顯著表示出，具有活性的內(nèi)皮細(xì)胞上的E型選擇素能與表示出SLeX的癌細(xì)胞結(jié)合致使其轉(zhuǎn)移擴(kuò)散，除此之外，癌細(xì)胞進(jìn)入血液系統(tǒng)也能通過(guò)SLeX配體與血小板和白細(xì)胞所含的選擇素結(jié)合促進(jìn)其存活和擴(kuò)散。選擇素除與癌癥和炎癥反響有關(guān)外，也介入一些生理上的重要反響，例如心臟病發(fā)作與外傷性重創(chuàng)，當(dāng)血液流動(dòng)暫時(shí)性停止后再重新恢復(fù)流動(dòng)時(shí)，選擇素在華而不實(shí)起到了重要作用，因而人們以為選擇素是預(yù)防或治療這些疾病的重要的研究對(duì)象，為診斷試劑和腫瘤抑制劑提供了一個(gè)新的研究方向。當(dāng)前相關(guān)的臨床試驗(yàn)正在進(jìn)行.2.3Siglecs細(xì)胞免疫經(jīng)過(guò)中綿陽(yáng)紅細(xì)胞與巨噬細(xì)胞構(gòu)成玫瑰花環(huán)和細(xì)胞外表存在的唾液酸粘附素密切相關(guān)，B細(xì)胞上的抗原分子CD22通過(guò)辨別唾液酸上的2-6連接介導(dǎo)這一特異性結(jié)合。基因克隆分析顯示CD22和唾液酸黏附素的N-末端可變區(qū)〔V區(qū)〕和相鄰的穩(wěn)定區(qū)〔C2區(qū)〕具有同源關(guān)系，講明CD22和唾液酸黏附素屬于同一個(gè)免疫球蛋白〔Ig〕-相關(guān)蛋白家族，早已被人們熟知的與抗原分子CD33結(jié)合的髓磷脂-糖蛋白〔MAG〕后期也被證實(shí)其外表也含有唾液酸依靠性黏附物.因具有一樣的構(gòu)造和功能，這一家族被命名為凝集素Siglecs〔sialic-acid-recognizingIg-superfamilylectins,唾液酸辨別型免疫球蛋白超基因家族凝集素〕。當(dāng)前，根據(jù)一級(jí)構(gòu)造的類似性和在進(jìn)化上的保守性，Siglecs分為兩個(gè)亞家族，第一個(gè)Siglecs亞家族成員在哺乳動(dòng)物不同種屬間具有高度保守性，包括唾液酸粘附素〔Siglec-1〕，CD22〔Siglec-2〕，MAG〔Siglec-4〕和Siglec-15;第二個(gè)Siglecs亞家族成員稱CD33相關(guān)唾液酸結(jié)合性免疫球蛋白樣凝集素〔CD33rSiglecs〕，其成員具有普遍同源性，位于細(xì)胞質(zhì)的構(gòu)造中含有一個(gè)靠近細(xì)胞膜的免疫受體酪氨酸基礎(chǔ)信號(hào)基序，通過(guò)不同的機(jī)制進(jìn)行快速的進(jìn)化，表示清楚CD33rSiglecs能將唾液酸辨別為自體，進(jìn)而抑制免疫系統(tǒng)的應(yīng)答.2.4L1CAM另一個(gè)被報(bào)道的唾液酸辨別免疫球蛋白超家族成員是L1細(xì)胞粘附蛋白分子〔L1CAM〕，它在神經(jīng)系統(tǒng)中被廣泛表示出，并且牽涉神經(jīng)中樞的發(fā)展和功能的眾多方面。很多顯著的人類神經(jīng)系統(tǒng)缺陷遺傳性病癥是由于L1CAM的突變?cè)斐傻摹．?dāng)前，L1CAM的唾液酸辨別蛋白產(chǎn)物已獲得，且研究表示清楚出如今CD24上的與2-3連接的唾液酸具有特異性，它是細(xì)胞外表的一個(gè)糖基化大分子。與唾液酸結(jié)合性免疫球蛋白樣凝集素〔Siglecs〕不一樣，這個(gè)唾液酸黏附物并不屬于Lg區(qū)域上的任何一個(gè)部位，而是由一個(gè)纖連蛋白Ⅲ衍生而來(lái)，這個(gè)纖連蛋白Ⅲ在L1CAM的另外一個(gè)區(qū)域重復(fù)出現(xiàn).2.5子宮凝集素老鼠和人類子宮內(nèi)膜內(nèi)層的可溶性提取液含有一種血細(xì)胞凝集素，該凝集素是一種能與紅血球結(jié)合的蛋白質(zhì)，然而紅血球并不是這類凝集素的天然配體，而是一些生物學(xué)功能尚未搞清楚的唾液酸，因而子宮凝集素與紅血球的結(jié)合遭到唾液酸辨別機(jī)制的調(diào)控.2.6精子唾液酸辨別蛋白2-3-唾液酸介入牛精子與卵帶透明糖蛋白結(jié)合的相關(guān)調(diào)控，精子皮層上的唾液酸辨別蛋白能與卵帶唾液酸結(jié)合，促進(jìn)受精卵的構(gòu)成，另外從皮層釋放出來(lái)的唾液酸苷酶能將透明帶上的唾液酸移除進(jìn)而阻止多精受精.2.7CD83SchollerN等人研究報(bào)道免疫球蛋白-超家族成員CD83能辨別唾液酸并與之結(jié)合，這是產(chǎn)生CD4+T細(xì)胞重要的前提條件，CD83序列與Siglecs不具有同源關(guān)系。2.8其它唾液酸辨別蛋白盡管研究表示清楚大多數(shù)原核生物體內(nèi)不含唾液酸，但大部分病原微生物體內(nèi)仍然能產(chǎn)生唾液酸辨別蛋白，并且這些唾液酸辨別蛋白上的特異性糖鏈或其它的特異性結(jié)合體經(jīng)常會(huì)發(fā)生改變，使病原微生物具有較強(qiáng)的變異性和生存力.另外，很多缺乏唾液酸的多細(xì)胞生物〔植物、節(jié)肢動(dòng)物、軟體動(dòng)物等〕也能表示出唾液酸辨別蛋白，并且能特異性的辨別唾液酸分子，其產(chǎn)生的機(jī)制可能是唾液酸辨別蛋白能首先辨別入侵體內(nèi)的病原體或其它物種細(xì)胞外表的唾液酸、酸性糖〔如酮-脫氧辛糖酸〕，以輔助機(jī)體將其排除。當(dāng)前，科研人員已將唾液酸辨別蛋白廣泛的應(yīng)用于對(duì)唾液酸的研究中.3唾液酸與唾液酸辨別蛋白結(jié)合產(chǎn)生的生物學(xué)效應(yīng)唾液酸在很多糖和蛋白交聯(lián)調(diào)節(jié)的生理經(jīng)過(guò)中起著很重要的作用。結(jié)合在糖綴合物上的唾液酸，活潑踴躍的介入細(xì)胞-細(xì)胞之間，細(xì)胞-生物大分子之間的互相作用，產(chǎn)生多方面的生物學(xué)效應(yīng)。3.1介導(dǎo)細(xì)胞連接、促進(jìn)細(xì)胞遷移唾液酸與其辨別蛋白的結(jié)合可介導(dǎo)細(xì)胞之間或細(xì)胞與大分子化合物之間的連接和凝聚，另外唾液酸可以刺激細(xì)胞鈣離子橋連促進(jìn)細(xì)胞凝聚，同時(shí)唾液酸所攜帶的負(fù)電荷可協(xié)助離子穿過(guò)細(xì)胞膜，促進(jìn)細(xì)胞之間的信息傳遞。通過(guò)唾液酸與選擇素的結(jié)合淋巴細(xì)胞可吸附到淋逢迎小靜脈內(nèi)皮細(xì)胞上實(shí)現(xiàn)歸巢經(jīng)唾液酸處理的紅細(xì)胞細(xì)胞間流動(dòng)性與排擠作用均有所下降，這一結(jié)果講明附加的唾液酸促進(jìn)紅細(xì)胞間連接；唾液酸的表示出還可促進(jìn)神經(jīng)膠質(zhì)瘤細(xì)胞在腦內(nèi)的侵襲，增加腦瘤細(xì)胞的擴(kuò)散性;多聚唾液酸是唾液酸單體的聚合物，它修飾的神經(jīng)細(xì)胞粘附分子能促進(jìn)神經(jīng)突觸構(gòu)成、神經(jīng)前體細(xì)胞向徑向和切向遷移，并抑制神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞的分化，因而唾液酸的存在能促進(jìn)新生兒大腦的發(fā)育。3.2掩護(hù)病原體微生物和癌細(xì)胞逃脫宿主免疫系統(tǒng)攻擊自然界中一些進(jìn)化成功、感染性較強(qiáng)的病原微生物能表示出唾液酸，逃脫宿主細(xì)胞免疫系統(tǒng)的辨別與攻擊，這顯然是一種成功的分子模擬形式，依靠唾液酸的掩護(hù)，機(jī)體免疫系統(tǒng)對(duì)病原體做出了錯(cuò)誤的判定，導(dǎo)致病原體逃脫免疫系統(tǒng)的辨別與應(yīng)答;而惡性瘧原蟲裂殖子能通過(guò)入胞作用侵染紅細(xì)胞則依靠其細(xì)胞外表的唾液酸辨別蛋白配體與紅細(xì)胞膜上的唾液酸結(jié)合；癌細(xì)胞外表覆蓋的唾液酸越多，與選擇素結(jié)合后，越容易逃脫免疫系統(tǒng)的捕獲、轉(zhuǎn)移性越強(qiáng)，如將癌細(xì)胞用唾液酸苷酶進(jìn)行處理后，癌細(xì)胞進(jìn)入生物體內(nèi)不再具有侵潤(rùn)性和轉(zhuǎn)移性，癌細(xì)胞逐步解體、消亡.3.3增加生物體內(nèi)溶液粘度與蛋白物質(zhì)可塑性唾液酸與其辨別蛋白結(jié)合后可遮蔽粘蛋白上的糖鏈，一方面調(diào)節(jié)生物體液和粘蛋白的粘度，另一方面避免糖苷酶對(duì)其水解，保衛(wèi)蛋白質(zhì)不被蛋白酶降解。脊椎動(dòng)物消化道、泌尿生殖道等器官中的唾液酸與多種類型的糖蛋白配體辨別并結(jié)合，起到保衛(wèi)、潤(rùn)滑的作用。牛唾液腺中唾液酸通常密集于粘蛋白肽鏈的末端區(qū)段，再加上唾液酸本身所帶的負(fù)電荷的互斥作用使分子伸展成剛性棒狀構(gòu)造。另外，在神經(jīng)組織中，多聚唾液酸鏈的延伸可影響神經(jīng)可塑性，介入神經(jīng)系統(tǒng)的發(fā)育.4結(jié)束語(yǔ)唾液酸在生物機(jī)體中的生物學(xué)意義已經(jīng)進(jìn)行了系統(tǒng)的研究，獲得了有價(jià)值的研究成果。與此同時(shí)唾液酸辨別蛋白也成為了值得關(guān)注的另一研究對(duì)象。糖與蛋白質(zhì)之間的交聯(lián)作用一直以來(lái)都被以為是生物機(jī)體中重要的調(diào)控手段，因而深切進(jìn)入研究唾液酸與唾液酸辨別蛋白的辨別經(jīng)過(guò)與機(jī)理有助于對(duì)人類生理學(xué)、疾病和進(jìn)化的進(jìn)一步認(rèn)識(shí)，為疾病的有效防治提供更可靠的理論基礎(chǔ)與手段。后口動(dòng)物種系中唾液酸在細(xì)胞外表已經(jīng)高水平表示出了5億年，因而人們預(yù)測(cè)還有很多唾液酸辨別蛋白未被發(fā)現(xiàn)。分離與獲得新的唾液酸辨別蛋白及其天然配體的研究是分子生物學(xué)上的又一熱門。以下為參考文獻(xiàn)：[1]VarkiA.Glycan-basedinteractionsinvolvingvertebratesialic-acid-recognizingproteins[J].Nature,2007〔7139〕：1023-1029.[2]李連生，劉克剛，姚祝軍，等.唾液酸類化合物的合成研究進(jìn)展[J].有機(jī)化學(xué)，2002〔10〕：718-734.[3]張世民.復(fù)合末端唾液酸功能的雙重性能一受體作用和掩蔽作用[J].生命的化學(xué)，1991〔5〕：l7-l9.[4]張嘉寧，汪淑晶.唾液酸生物學(xué)與人類健康和疾病[J].生命科學(xué)，2018〔7〕：678-684.[5]吳劍榮，詹曉北，鄭志永，等.聚唾液酸與唾液酸的研究進(jìn)展[J].生物加工經(jīng)過(guò)，2007〔1〕：20-26.[6]SchauerR.Achievementsandchallengesofsialicacidresearch[J].Glycoconjugatejournal,2000〔7-9〕：485-499.[7]AngataT,VarkiA.Chemicaldiversityinthesialicacidsandrelateda-ketoacids:anevolutionaryperspective[J].ChemicalReviews-Columbus,2002〔2〕：439-470.[8]張惟杰.