凝集素

凝集素（Lectins）是一种对糖蛋白上的糖类具有高度特异性的结合蛋白。在实验室中，经常被用来分离、纯化糖蛋白。Lectin的名字的由来是来自于拉丁文中的legere，代表选择的意思。尽管它们最初是在一百多年前于植物中发现，但是如今认为它们在自然界中普遍存在。一般普遍认为最早关于血球凝集素的叙述，来自于1888年彼得·赫曼·斯蒂尔马克在塔尔图大学（专制时期的俄国最老的大学之一）发表的博士论文。血球凝集素，也具有高度毒性，由斯蒂尔马克自蓖麻的种子纯化出来（Ricinus communis）而命名为蓖麻毒素（Ricin）。然而大部分的凝集素基本上在作用时不具有酵素活性以及不造成免疫反应。凝集素在自然中到处存在，它们可以结合游离溶液中的糖类，或者特定蛋白质结构的某一部分上。它们凝集细胞并（或者）参与糖结合（glycoconjugate）作用。虽然人们认为在植物中凝集素的功能是结合细胞表面上的糖蛋白，然而在动物中它的功能也包括结合可溶性的细胞外或细胞内糖蛋白。举例来说，有一种凝集素被发现在哺乳类动物肝细胞的表面上，能够专一性的识别乳糖残基。人们相信这些细胞表面上的受体是负责将循环系统中的特定糖蛋白移除。另一个例子是甘露糖-6-磷酸接受器能够识别含有此种残基的水解酵素，随后标定这些蛋白将其送至溶小体。它们提供许多不同的生物功能——从细胞附着的调控，到糖蛋白合成，以及血液中蛋白质的浓度。凝集素也能够借由识别仅在病原中发现或是无法进入宿主细胞的的糖类而在免疫系统中扮演重要的角色。纯化的凝集素对于临床应用非常重要，因为它能够用来鉴定血型。有些存在人类红血球上的糖脂质以及糖蛋白能够经通过凝集素来鉴定。一种来自于双花扁豆（Dolichos biflorus）的凝集素，经鉴定后发现可识别A1血型。来自于植物Ulex europaeus的凝集素，经鉴定后发现可识别H血型抗原，而来自于植物Vicia graminea的凝集素则可识别N血型抗原。凝集素在植物中的真正功能还有待研究，而是否仅具细胞附着功能依然还有疑问。凝集素在种子中大量表现（通常自种子中纯化），并且随着植物生长而减少，这显示其在植物发芽或种子自我生存中扮演了重要角色。凝集素被视为免疫系统中的直接演化前身，而且它们至今依然在此扮演重要角色 - lectin complement activation pathway, Mannose binding lectin, S,P,E lectins, etc.“高等”凝集素如自然杀手细胞接受器，对于简单的糖类具有较低的专一性，而对于obscure的寡糖结构显示高度亲和性。豆科植物中的凝集素已被广泛的作为模式生物来了解蛋白质如何识别糖类的分子基础，因为它们相对容易取得而且具有广泛的糖类种类。许多凝集素的晶体结构也揭示了糖类与蛋白质之间的原子作用。一个凝集素在生物学上强大的例子是生化战剂蓖麻毒素。蓖麻毒素是一种由两个功能结构域所组成而自从蓖麻中纯化的蛋白质。其一是一个能够结合细胞表面上的半乳糖残基而能够使蓖麻毒素进入细胞的凝集素，第二个功能结构域是一个能够将核糖体RNA中的碱基切除的N-glycosidase，该作用会抑制蛋白质的合成，并进而导致细胞死亡。branched α-mannosidic structures (high α-mannose type, or hybrid type and biantennary complex type N-Glycans)R2-GlcNAcβ1-4(Fucα1-6)GlcNAc-R1