糖蛋白的研究概述

侯清娥，董建伟，王录军

（渭南职业技术学院，陕西渭南　714000）

糖蛋白的研究概述

侯清娥，董建伟，王录军

（渭南职业技术学院，陕西渭南714000）

天然糖蛋白的研究成为继多糖之后生物活性成分研究的又一热点，它是一类具有重要生理和药理活性作用的功能活性成分。针对糖蛋白的结构、提取、纯化、生理功能做简要概述，旨在建立糖蛋白结构数据库，为改变扩展蛋白质的生理作用设计提供新思路。

糖蛋白；分子结构；提取；纯化；生理功能

0　引言

糖蛋白为生物体内重要生物大分子之一，广泛存在于动植物和微生物中，甚至在单细胞有机体和病毒中也有发现，其以各种形式、种类分布于生物体的细胞内外液及组织中，构成生物体内的多种活性物质。糖蛋白对于生长发育、信息传递、免疫系统、神经系统等多种生命活动起重要作用，同时与多种疾病（如心血管疾病、肝肾病、糖尿病及肿瘤癌症等） 的发生、发展相关［1-2］。随着科学技术的发展，天然糖蛋白功能性质的研究已成为国内外热点，并在各个领域（如生物、化学、免疫、医学及食品等）展开深入研究。

1　糖蛋白的结构

1.1糖蛋白的组成

糖蛋白的结构主要包括多肽链和糖2部分，二者之间以共价键连接［3］。已知糖蛋白中的多肽链含有几乎所有的氨基酸，其中含量较高的主要包括丝氨酸（Ser）、苏氨酸（Thr）、天门冬酞胺（Asn）、羟脯氨酸（Hyp）及羟赖氨酸（Hyl）等几种氨基酸。对于单糖而言，通常出现在糖链中单糖主要包括D-葡萄糖、D-半乳糖、D-甘露糖、D-木糖、L-岩藻糖、L-阿拉伯糖等［4］。

1.2糖肽键

糖蛋白中连接糖链和多肽链的共价键称为糖肽键，主要连接方式有N型连接、O型连接、糖基磷脂酰肌醇（GPI）锚定蛋白及C型连接4种，其中以N型和O型糖蛋白最为常见［5］。

1.3糖链

糖蛋白的糖链在多肽链上的分布具有十分普遍的微观不均一性，因此糖链结构具有复杂性。但在生物体内一些不同种类糖蛋白得的N-糖肽键型糖链可包括3种类型：简单型糖链（或甘露糖型糖链）、复杂型糖链、混和型（或杂种型）糖链，其都具有相同的五糖核心结构［6］。

2　糖蛋白的研究方法

2.1糖蛋白的分离、纯化及纯度鉴定

对糖蛋白的研究，首先对生物体样品经过提取、分离、纯化所得糖蛋白为研究对象，通过结构均一的纯度鉴定证明之后再进行进一步研究。常见的提取纯化步骤为生物材料→粉碎→浸提→浓缩→沉淀→干燥→糖蛋白粗品→除杂→纯化→纯度鉴定。

2.1.1糖蛋白的提取

在糖蛋白提取过程中，有水提、醇提、稀盐溶液和缓冲溶液浸提、酸碱溶液提取以及酶解法等提取法。因为糖蛋白中糖链具有高度亲水性，可采用蒸馏水直接提取，有时提取前利用醇或醚回流将原料脱脂、脱色，然后采用水浸提，水温可根据糖蛋白的热稳定性而定。所得糖蛋白提取液采用（真空式）膜分离技术进行浓缩，再通过有机溶剂或盐析方式进行沉淀。沉淀后的样品可采用真空冷冻或者有机溶剂等干燥方法进行干燥处理，由此获得的糖蛋白为粗糖蛋白。

2.1.2糖蛋白的纯化

糖蛋白纯化有除杂和分级2个步骤。杂蛋白一般采用Sevag法除去，对于粗糖蛋白样品中一些小分子杂质（如色素、无机盐和低聚糖等）可采用膜分离法、透析法、凝胶过滤法等多种方法将其除去。分级纯化常用方法有凝胶柱层析法、离子交换柱层法和亲和层析法，其次有沉淀法、电泳法、超滤法、超离心法等，要实现糖蛋白的纯化需要几种方法结合处理进行分离提取。总之，寻找确定一种适合某种样品分级纯化是一个需要进行大量试验来研究和探索的过程。

2.1.3糖蛋白的纯度鉴定

糖蛋白为大分子化合物，因其小分子种类的比例及种类的多样性，其纯度通常不能用小分子化合物的纯度标准来衡量。纯度鉴定方法包括超离心法、层析法、色谱法、电泳法等，通常在实际的操作中需要2种及2种以上的鉴定方法才能完成其纯度鉴定。

2.2糖蛋白分子量的测定

物质的性质常与其结构、分子量大小相关，因此对糖蛋白结构及分子量的测定成为糖蛋白研究的前提。测定糖蛋白分子量的方法有SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳法、凝胶色谱法、超滤法、高效液相色谱法，以及渗透压法、端基法、黏度法和光散射法等。糖蛋白的分子量一般是不均一的，采用不同的测量方法所得分子量结果存在一定差异，因此在记录糖蛋白的分子量测定值时一定要说明测定方法及其相关信息。

2.3糖蛋白中糖肽链的鉴定

2.3.1N-糖肽键的确定

N-糖肽键即D-GlcNAc β-Asn，又称Ⅰ型糖肽键，其天冬酰胺（Asn）总出现在多肽链中的Asn-X-Thr/Ser顺序中。因此，确定了糖蛋白中肽链的氨基酸连接顺序，即可初步判定N-糖肽键的连接位点。采用生物酶解或化学方法释放与天冬酰胺连接的糖链，特异地使N-糖肽键断裂，从而证明该糖蛋白为N-糖肽键类型［4］。

2.3.2O-糖肽键的确定

O-糖肽键（Ⅱ型、Ⅲ型糖苷键） 在温和条件下，采用稀碱水解糖蛋白，即可将与肽链上丝氨酸或苏氨酸羟基相连的糖链或单糖水解下来。水解后，肽链上的丝氨酸和苏氨酸分别转变为氨基丙烯酸和氨基丁烯酸，而后者于紫外光240 nm处有明显的吸收峰。因此，根据糖蛋白水解前后吸光度的变化来判定糖蛋白中O-糖肽键的存在情况。

3　糖蛋白的生物活性

通常糖蛋白相对分子质量为1.5×104～1.5×106Da，其以溶解状态或与细胞膜结合状态广泛存在于细胞内外。糖蛋白作为生物体内重要的生物活性物质，在生物体内起着信号的传递和识别、物质的运输、刺激生长和分裂等一系列生物活性功能［2］。

3.1糖蛋白免疫调节活性

截至目前，已发现许多糖蛋白具有免疫调节作用。程显好等人［7］对虫花菌菌丝体中糖蛋白活性研究中表明糖蛋白可增强小鼠免疫能力，具体表现在小鼠单核巨噬细胞吞噬能力的提高和免疫器官脾脏的明显增重。阚健全等人［8］在甘薯中提取的糖蛋白，对其活性研究发现，其能促进人体免疫细胞活性的提高，同时使小鼠腹腔巨噬细胞的活力和增殖明显增强，具有显著的免疫调节作用。彭雪梅等人［9］采用枸杞提取分离得到糖蛋白化合物，试验结果表明，糖蛋白不仅具有显著的免疫增强作用，而且还具有很好抗氧化性。顾谦群等人［10］用热水煮提和凝胶过滤层析，从栉孔扇贝分离而得到的糖蛋白，研究表明该糖蛋白具有显著的肿瘤抑制作用，该作用可能与小鼠免疫功能增强密切相关。

3.2糖蛋白的抗氧化活性

自由基是机体氧化反应过程中产生的化合物，具有强氧化性，可损害机体的细胞及组织，并与多种疾病的产生密切相关，因此从生物活性成分来寻找无毒高效的自由基清除剂及抗氧化剂的研究成为热点。研究发现，许多糖复合物都具有提高抗氧化酶、清除自由基、抑制脂质过氧化等活性。高居易等人［11］对红花建莲的莲子通过盐析沉淀，进而采用亲和层析和凝胶层析分离纯化得到2种糖蛋白GLP-Ⅰ和GLP-Ⅱ，活性研究表明2种糖蛋白均有清除自由基的作用。王仲孚等人［12］从钝顶螺旋藻中分离纯化得到的糖缀合物对氧自由基及氢基自由基都有良好的清除作用。聂少平等人［13］对茶叶糖蛋白的研究中，发现其对超氧自由基及DPPH自由基有一定的清除作用。

3.3糖蛋白的降血脂、降血糖活性

高血脂是指血液中的血脂水平过高的病症，研究表明糖蛋白具有良好的降血脂功效。于秋英等人［14］利用高血脂症模拟小鼠的灌胃试验，表明莼菜多糖蛋白有降低小鼠血脂功效。李亚娜等人［15］从甘薯中提取的一种所谓蛋白薯糖卵白的甘薯糖蛋白，其具有明显的降血脂功能，并具有显著抑制肝脏胆固醇含量升高的功效。杨立明等人［16］曾报导日本研究人员从甘薯中发现的一种糖蛋白，对人体中血液黏稠、血管阻塞以及器官老化速度等都有一定的抑制及减缓作用。刘主等人［17］研究发现，甘薯中的一种糖蛋白明显降低高血糖大鼠的血糖值，并增强其胰岛素的分泌功能。张琪等人［18］从小麦中获得一种糖蛋白，研究发现其对糖尿病小鼠的淀粉耐量有明显增强作用，从而起到降低小鼠血糖的作用，其作用机制可能与多糖复合物调节小肠内各肠段代谢酶的活性有关。

3.4糖蛋白的抗肿瘤活性

据报道，有科研人员从扇贝中分离所得几种抗肿瘤组分最大抑瘤率达99%以上，经鉴定其主要成分为糖蛋白，其作用机制是通过影响宿主的免疫系统而发挥作用［19］。童朝阳等人［20］从褶纹冠蚌（Cristaria plicata）中提取的相对分子质量约为30 kDa的糖蛋白，研究发现其对小鼠病瘤细胞表现出一定的抵抗效果，并对免疫细胞的杀伤活性有明显增强作用。张梦杰等人［21］从阴沟肠杆菌中提取到一种糖蛋白，并对其研究表明该糖蛋白对肝、肺、肠、胃等癌细胞均有明显杀伤作用。Sasaki T等人［22］对一些软体动物进行研究，证明从其体内分离的一种糖蛋白，具有显著抑制小鼠肿瘤细胞的生长和抗白血病作用。

结构决定性质，多糖结构的复杂性决定了其生物学活性的多样性。糖蛋白除上述生物学活性外，还具有包括抗凝血、抗炎、抗菌、抗水肿、抗辐射、止喘等其他生物活性。

4　展望

糖蛋白的性质特殊，其价值被广泛认可并大量研究应用。目前，主要在生化试剂、新型特种药物和功能性食品中有相应的应用，如一些保健食品、特殊人群食品中免疫球蛋白的添加来提高人体对各种疾病的免疫力；采用基因工程应用于糖蛋白对其进行研究及改善，从而得到新型的重组产物。现在，科学家们结合计算机软件专业对糖链转移酶和代谢酶的基因芯片攻关，建立糖蛋白结构数据库，为扩展蛋白质的生理作用设计提供新思路。

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Review on Glycoprotein Research Progress

HOU Qing'e，DONG Jianwei，WANG Lujun
（Weinan Vocational&Techical College，Winan，Shaanxi 714000，China）

The research on natural glycoprotein has become another spotlight after the bioactive constituents of polysaccharide. glycoprotein is a kind of functional active components which have important physiological and pharmacological activities.This article reviews the latest research on configuration，extraction purification and physiological function.In order to buildagly coprotein database，and to provide new methods on the design of protein's funcation.

glycoprotein；molecules structure；extraction；purification；physiological function

R979.1

A

10.16693/j.cnki.1671-9646（X）.2016.01.050

2016-11-23

渭南市科技创新扶持资金项目（2014TCPT-7）。

侯清娥（1983— ），女，硕士，助教，研究方向为水产品深加工及贮藏。