纳米材料在糖组学中的应用

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1、纳米材料在糖组学中的应用摘要：木文简要介绍Y糖组学作为一门学科研究的内容、诞生的历史、现状及发展的趋势；详细论述了糖组学在研究中的-•些技术方法和-•些纳米材料在糖组学中的研究与应用。关键同：糖组学；研究方法；纳米材料；应用糖组学（glycomics）是研究糖组结构与功能的科学，糖组学研究拈大小只有纳米尺、r的聚糖组（糖蛋白组、蛋白聚糖组和糖脂组）的分离与纯化、糖链组（糖蛋白糖链组、蛋白聚糖糖链组和糖脂糖链组）的分离、糖链的结构解析和定量及糖链性质和功能的研究［1］。早在20世纪60年代人们发现在细胞表趾卜.密介宥糖缀合物，推测

2、这些糖缀合物糖链在生命过程屮担负分子识别的功能。70年代由于物理化学测定方法的建立以及特异的内切和外切糖苷酶在结构测定中的应用，使结构测定成为可能，揭示出糖链惊人的复杂性和多样性。80年代末负责糖链合成的糖基转移酶的克隆，揭示糖链多样性是在基因水平和蛋白质水平上进行调控的。这些进展为糖链的结构功能研究的明确奐定了坚实的基础，并直接导致了在1990年首次发现糖链的生理功能。由此糖组学作为一门新兴的科学诞生［2］!H前糖组学在技术研究方面主要解决的问题是糖链结构分析和合成方法的建立。在糖链的分析上需要建立高分辨率、快速的序列测定和构

3、象研究方法及模型；在合成上需要建立高效的糖链合成方法。在功能研究方面，主要是研究糖链合成与代谢途径和糖链在细胞内、细胞间的功能，其前沿领域为纳米尺、1的糖基化、蛋白质与糖链的相互作用及糖在微生物感染屮的作用三个领域。糖组学的研究完全依赖于糖组学技术的发展，糖组学技术的发展，直接地促进了糖组学的发展。糖组学的应用主要依赖糖链功能的研究，对这些前沿领域的认识极大地促进糖组学在生命临床上应用。本文主要论述了塘组学研究中的一些技术方法和一些生物小分子纳米材料在糖组学中的应用。1糖组学研究的方法糖组学的研究方法主要是在聚糖组的分离与纯化、

4、糖链的分离及糖链的结构解析和定量研究过程中衍生出的一系列技术方法。1.1聚糖组的分离与纯化1.1.1糖蛋白组纳米糖蛋a兼有多糖和蛋a质的性质，大多可溶于水、稀酸或稀碱溶液，大多根据需要用不同的溶剂进行提取分离。如利用糖蛋白特奋的性质将糖蛋白与非糖蛋白进行分离。具体可采用Sevage法、三氯乙酸法、三氟三氣乙烷法和脱色素法等［3,4］。从纳米糖蛋白中纯化特定类型的糖蛋白主要根据糖蛋白的性质来采用不同的方法。如要获取不含无机盐等小分子杂质的糖蛋0可用透析法：获取特定溶解度的糖蛋白可用乙醇、硫酸铵、丙酮进行分级分离的分步沉淀法；获取酸

5、性和屮性糖蛋白可用季胺盐沉淀法，如十六烷基三甲基溴化铵、十六烷基吡啶沉淀法等;获取特定分子直径的糖蛋0可用滤膜超滤法；获取特定分子质量和等电点的糖蛋白可用区域电泳法等［51。1.1.2蛋0聚糖组纳米蛋白聚糖是一类特殊的糖蛋白，其分离纯化蛋白聚糖方法与糖蛋白的纯化方法基本一致，一般利用不同孔径的凝胶过滤层析来分离蛋白聚糖［6］,如聚集蛋白聚糖(aggrecan)和基底膜蛋白聚糖(perlecan)可用聚冈稀酰胺葡聚糖S-500或S-1000、疎脂糖凝胶CL-2B来分离；知心蛋白聚糖(decorin)和双糖链蛋tl聚糖(biglyc

6、an),部分降解的蛋白聚糖等可用Superose-6分离；此外，膜联蛋白(annexin)和半乳糖凝集索对糖胺聚糖冇特异识别［9］,可用凝集素亲和色谱对含膜联蛋白糖胺聚糖进行分离［7"9］。1.1.3糖脂组含鞘氨醇或L?油酯的纳米鞘糖脂因与人类生命活动及生物、医药关系较为密切，是真核生物糖脂研究的主要类型。从生物样品(如组织和体液)屮提取含鞘氨醇或甘油酯的鞘糖脂，一般采用大孔吸附树脂柱层析法［1Q］、柱层析色谱法、薄析印迹法、高效液相色谱和逆流色谱［11］等进行。从糖脂中纯化特定类型的鞘糖脂，一般通过DEAE-SephadexA

7、-25、硅胶柱层析及薄层层析、基于支持液-液分离系统的逆流色谱、离心分配色谱和液滴逆流色谱等进行［12］。12糖链的分离N-糖基化和0-糖基化是糖基化最常见的两种形式，也是糖组中研究的主要对象。对于N-糖链的分离，常用的方法宥化学法和酶法等。对O-糖链的分离常用化学法。如内切ot-N-乙酰半乳糖胺酶可识别O-糖链屮乙酰半乳糖与半乳糖之问的连接［13］。化学法中册解法和还原性(3-消除法［14］,常分别用于N-糖链和0-糖链的释放。糖链的富集方法主要根据所分析目标物的特点进行选择，同时可将多种糖链富集方法联合使用，以达到最好的富集

8、效采。如用刀豆凝集素，荆豆凝集素和蓖麻凝集素3种凝集素对几种模式生物N-糖基化糖蛋白进行富集［151;用W墨炭拄和石墨烯纤维素和琼脂糖对糖链进行有效富集C16J7］;使用弱阴离子交换-HPLC根据样品屮唾液酸的含量，进行轻度去唾液而将糖链有效富集U8］等。1.3