人参多糖与半乳凝素-3相互作用的分子机制

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人参多糖具有降血糖、抗疲劳、免疫调节和抗肿瘤等药理活性,但其作用的靶分子尚不清楚。我们前期工作显示,人参多糖能结合并且抑制半乳凝素-3(简称Gal-3)。Gal-3参与多种生理和病理过程,与肿瘤的发生、发展和转移密切相关,已经成为某些肿瘤的标志物并作为抗癌药物研发的靶点。本研究旨在深入探索人参多糖与Gal-3相互作用的分子机制。人参多糖中含有不同种类和结构的多糖,为了研究分子互作的构效关系,我们首先对其系统地分离纯化,得到了一系列结构均一的级分;然后采用酸水解、酶解等生物化学实验方法,结合高效液相(HPLC)、离子色谱(HPAEC)以及核磁共振(1D/2D NMR)等仪器分析方法,研究了人参多糖各级分的结构。在此基础上,我们利用红细胞凝集阻抑、荧光偏振、等离子共振(SPR)、生物膜干涉(BLI)、微量热涌动(MST)等定性和定量分析方法,比较研究了各种人参多糖与Gal-3的亲和力,以及对Gal-3的抑制活性。研究结果如下:1)不同结构类型的人参多糖级分活性差别很大,RG-I型果胶是主要的活性成分,其中级分RG-I-4抑制Gal-3的活性最强;2)RG-I-4的高活性主要来源于侧链与侧链以及侧链与主链之间的协同作用;3)不仅含有半乳糖基的RG-I型果胶能结合Gal-3,不含半乳糖基的HG型果胶也能结合Gal-3;4)含有半乳糖基的多糖主要结合在CRD的S-face,即经典的糖结合位点。而不含半乳糖基的多糖主要结合在F-face,即在经典结合位点的背面;5)HG型和RG-I型果胶具有协同结合/抑制Gal-3的作用,其作用机制是HG和RG-I分子缔合导致更多的RG-I结合位点暴露于Gal-3的S-face。本研究结果明确了人参多糖中抑制半乳凝素-3的活性成分及其结构特征,有助于阐明人参多糖的活性机理,为开发低毒、高效、选择性好的Gal-3抑制剂提供理论依据。
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