糖肽合成及免疫學研究取得新進展

　　蛋白質是生命體的重要組成部分。對高等動物來說，其蛋白質并不只是氨基酸的簡單合成，還包括很多糖修飾成分。而蛋白質糖修飾方式的正確與否，也許會決定一個人健康與否。對蛋白質糖修飾機理的深入研究，能為疾病治療和新免疫藥物開發提供理論指導。

　　在國家自然科學基金重點項目“糖肽的合成及其免疫學功能研究”的資助下，清華大學教授李艷梅和武漢大學教授章曉聯等人經過4年努力，以幾個與腫瘤和丙型肝炎相關的糖基化蛋白質為研究對象，針對不同的糖基化方式進行了糖肽的合成以及糖基化對免疫功能的影響研究，合成了幾種具有生物活性的特征糖肽，并在對其機理研究的基礎上，篩選出一些有望用于疾病的診斷、治療和預防的藥物先導物。

　　“高等動物的蛋白質上都有些修飾，糖修飾是一種重要修飾手段。糖肽就是蛋白質上加糖修飾的一種重要模擬，它是一種用糖修飾的蛋白片斷，并且和疾病密切相關。舉例來說，腫瘤細胞和正常細胞的區別就是蛋白質的糖修飾不同，如果細胞的蛋白質糖修飾錯誤，它表現為無限增殖，就成為腫瘤。”李艷梅說。

　　據介紹，糖基化是一種重要的蛋白質修飾過程，蛋白質的糖基化影響免疫分子的結構與功能，影響機體對抗原的應答反應，也與許多疾病密切相關。如果在糖肽合成方法上取得進展，合成具有生物活性的特征糖肽，對探討糖基化對多肽結構及生物活性的影響，探討某些糖肽的合成對部分細胞功能和免疫系統的作用，對疾病的診斷、治療和預防，藥物篩選都有很大推動。

　　人免疫缺陷病毒（HIV）感染引起的免疫缺陷綜合征（AIDS，俗稱艾滋病），是世界十大致命疾病之一。2000年，美國腫瘤免疫學家和AIDS專家共同研究，發現一種鮮為人知的蛋白質，位于樹突細胞（dendritic cell，DC）表面，其在HIV的感染過程中起關鍵作用，它能協助HIV通過基體屏障。進一步的研究發現，這種蛋白質還能與細胞間粘附分子（ICAM-2,3）結合，參與炎癥反應，促進靜息T細胞的活化、增殖。

　　該研究團隊合成了HIV相關甘露三糖的單價與多價糖肽，他們在研究中發現糖基與肽鏈的偶聯方式，并發現甘露三糖多價糖肽的糖簇效應有利于免疫活性的提高，這對開發新型抗HIV藥物有著重要的意義。

　　“我們的工作就是研究什么樣的糖修飾是正確的，它具有正常的功能；什么樣的糖修飾是錯誤的，或者錯誤的細胞，比如腫瘤細胞，它有什么樣的錯誤修飾。這是項基礎研究，如果這些弄清楚了，下一步圍繞這些研究進行的藥物開發以及疫苗研制就容易了。”李艷梅說。

　　研究糖修飾對蛋白質結構與功能的影響有著重要的意義。但是，糖基化修飾的多樣性以及糖蛋白在細胞中的低含量，使得以目前的技術從天然來源分離獲取均一的糖蛋白非常困難，而化學合成糖肽卻能為這一問題提供很好的解決途徑。

　　“我們這一項目取得的進展之一是將糖肽‘拿’出來，就是用化學的方法合成糖肽。從生物體分離糖肽很困難，而且分離出的不是單一的糖肽，都是混合物。”李艷梅說，“我們通過一些技術手段，拿到了很多種糖修飾。包括正常的修飾和不正常的修飾，只要我們需要，就都能做出來。這樣我們就容易知道，某種錯誤修飾會產生怎樣的影響。”

　　寡糖的分子特征決定了寡糖前體的合成有較大的困難。針對這一問題，該研究團隊將目標轉向了合成方法糖肽，并在該領域取得突破。

　　研究人員首先針對擬合成的目標糖肽的特殊性質，對糖環的若干活潑羥基進行合理的保護，采用合適的供體與受體，選擇適當的反應條件，快速高收率地得到具有生物活性的特殊結構的寡糖，并與相應多肽綴合。他們在以往合成天然復雜結構寡糖經驗的基礎上，對糖環的若干活潑羥基分別以臨時性保護基團或永久性保護基團進行合理保護，以糖基三氯乙酰亞胺酯、硫代糖或溴代糖為供體，充分考慮鄰基參與效應的影響，以不保護或少保護的糖為受體，探索適當反應條件，選擇合適催化劑，建立一條具有區域、立體選擇性的偶聯反應，快速高收率地得到具有生物活性的特殊結構寡糖的新方法，并在此基礎上進行反應機理研究。

　　4年來，該團隊將寡糖鏈與多肽鏈立體選擇性地進行偶聯，合成了具有生物活性的特征糖肽，并發現糖基化對ERβ多肽和Tau多肽的結構、生物活性、聚集性質等具有影響；他們合成了一些免疫相關的肺炎鏈球菌相關五糖、腫瘤相關抗原五糖片斷、GPI錨定連接中的d-PIM8甘露七糖等寡糖，合成了HIV相關甘露三糖的單價與多價糖肽，探討了糖基與肽鏈的偶聯方式，并發現甘露三糖多價糖肽的糖簇效應有利于免疫活性的提高；合成了MUC1相關糖肽疫苗（包括傳統抗原、兩類兩組分抗原、一類三組分抗原），發現所合成的抗原具有很好的免疫原性，一些位點的糖基化具有很好的免疫特異性；發現乳腺癌細胞表面多天線的復雜型N-糖鏈能遮蓋抗原表位，乳腺癌細胞N-糖基化與CD4+T的功能密切相關。這些研究探討了糖基化對多肽結構與功能的影響，為抗HIV感染、抗腫瘤等一系列新藥開發提供了思路。

　　不同的糖肽有著豐富而各異的化學、生物學和醫學特性。N-糖基化和O-糖基化廣泛存在于免疫分子的合成與加工過程中，但目前對N-糖基化和O-糖基化與機體免疫細胞、淋巴細胞和免疫系統功能的關系還了解得很少。

　　該團隊借助化學合成的特征性糖肽，研究人員能從分子水平研究糖基化對蛋白質結構和功能的影響，如特征糖肽可作為一些糖結合蛋白的配體以及酶的抑制劑用于研究；在免疫學領域，糖肽被作為抗原用于引發癌細胞專一免疫反應等。糖蛋白中糖基的結構大小不一，蛋白（肽）糖基化后不僅親水性增加，而且二、三級結構也發生改變，這為闡明蛋白糖基化與免疫功能相互關系、深入理解蛋白糖基化的本質與功能而奠定基礎。

　　比如，在HIV與糖基化抑制劑方面的研究工作，該團隊合成的新型不同糖基化抑制劑能選擇性地抑制免疫細胞分泌gamma-IFN和IL-4，可作為一些HIV等病毒的候選藥物。發現新合成的醌類小分子能抑制HIV的復制和抑制病毒p24蛋白合成的作用，與現有抗HIV的藥物AZT相當。