中心简介
从分子水平来看,生命科学主要研究三类生物大分子:核酸,蛋白质(多肽),(多)糖。上一世纪里,人类对于核酸和蛋白质的研究取得了丰硕的成果,从而极大地促进了生命科学的发展。近年来,糖化学及其生物学的研究加速发展,逐渐形成一门新的学科——糖科学。迄今,糖科学已经渗透到许多生命科学的研究领域,有关糖的研究成果广泛地发表在生命科学的学术期刊上,并且出现了一批糖科学的专利。糖的国际会议自1960年首次在法国举行以来,陆续在美国,加拿大,澳大利亚,日本,印度及欧洲的一些国家成功地召开了27次,已成为当代重要的国际学术会议。糖科学正在成为热点和前沿研究领域。
糖类物质曾在相当长的时间里被认为在生物体中仅作为能源(如淀粉和糖原)或结构组分(如蛋白聚糖或纤维素),细胞生物学和分子生物学的发展逐步揭示了糖类物质在生物体内所发挥的重要生物功能。细胞表面密布着糖,糖是细胞与细胞间进行通讯的信息分子。况且,糖结构的多样性使得它可能携带的信息量远远超过了蛋白质和核酸。糖类在细胞膜表面和蛋白质或脂类形成共价结合物——糖蛋白和糖脂,统称为糖复合物。糖复合物中的寡糖是体内重要的信息分子,对人类疾病的发生,发展和预后起着重要的作用。正常的蛋白由于糖基化修饰而改变构象从而导致疾病的发生。细胞和细胞间的通讯以及病毒或细菌对宿主细胞的入侵等过程都与糖分子之间或糖与蛋白质之间的相互作用有关。细胞表面的寡聚糖控制着细胞粘合,炎症反应,细胞免疫识别和癌细胞的扩散及转移等过程,因此,对糖参与的生理或病理过程进行干预和调控具有重要的意义,在医学上由若干简单糖组成的寡糖分子可以治疗疾病。比如,阿卡波糖可以治疗糖尿病,人工合成的肝素五糖可以抗血栓,有些寡糖可以抗肿瘤等。寡糖具有低毒性的特征,这是许多天然活性物质所不能比拟的。此外,糖类药物应用范围广泛,可以抗炎症、抗氧化、抗凝血、抗肿瘤、抗病毒、降血糖、降血脂等等,其使用范围还在不断开发研究当中。
鉴于糖化学在当前国际前沿研究领域的重要性及其在医药工业中的广泛应用前景,本中心致力于在江汉大学开展糖化学的科研工作。
研究内容
1.细胞粘附抑制剂
生物体内的很多生理和病理过程都离不开糖类,例如微生物感染的第一步几乎都是微生物和宿主细胞的粘附,这中间糖链和凝集素的相互作用起了重要的作用,若能设法阻断这一过程,就可以防止微生物的感染,癌细胞的扩散也是同样的道理。小鼠B16黑色素瘤细胞含有高浓度的神经节苷脂GM3,这是一种与黑色素瘤有关的抗原,它与细胞表面的信号分子以及粘附分子形成了鞘糖脂信号领域,或简称做糖信号领域(GSD)。找寻一种物质干扰甚至减少GM3 在细胞表面的存在,则有可能抑制与GM3有关的信号传导及细胞粘附,从而抑制癌细胞的扩散。以黑色素瘤的新型药物治疗研究为契机,开辟一条发展以糖为基础的抗肿瘤药物的新途径。
2.以寡糖为载体的靶向药物研究
寡糖往往以糖蛋白、糖脂等缀合物的形式参与许多重要的生命活动,是细胞膜的必要成分,在细胞识别过程中发挥着重要的作用。寡糖像细胞的耳目,捕获着细胞间各种相互作用的信息,又像细胞的手脚,联系着其它细胞,并在细胞内外之间传递各种物质。根据靶向药物的作用机制,结合糖在分子识别中所起的作用,如果把药物与某些糖连接起来,以糖为载体,将药物靶向到治疗部位,就会大大增加药物在体内的选择性,达到既提高药效,又降低毒性的目的。有关这方面的研究还不多。考虑唾液酸分子在细胞膜糖缀合物中的重要作用,拟设计一系列含有氨基葡萄糖、岩藻糖的寡糖,并将合成后的寡糖连接到核苷或核苷酸上,从中筛选有效的靶向药物。
3.糖化学在天然药物研究中的应用研究
随着人们生活水平的提高, 人类对药物的要求从以前的有效性、安全性,向高效、专一、低毒性发展,因此天然药物将倍受青睐。许多天然药物的有效成分均以糖甙的形式存在,如蒺藜草中的甾体皂甙,其糖部分即由木糖、葡萄糖、鼠李糖和半乳糖组成,盾叶薯芋中皂甙的糖部分则由葡萄糖和鼠李糖组成。深入研究糖甙的化学成分,搞清糖部分的结构,从而获得单体物质,进而对产物进行有效的糖化学修饰,是中药现代化的重要内容。