植物凝集素的分类、功能及检测

植物凝集素是存在于植物王国中的一种非免疫原性蛋白质，它含有一个或多个非催化结构域，能够与特定的单糖或多糖在其结构中可逆结合。凝集素识别糖蛋白和糖脂中的复杂碳水化合物结构，以及细胞膜表面的糖基。因此，凝集素可以作为研究细胞膜结构的有利工具。此外,凝集素由于凝集素具有多价结合能力，可以与荧光素、酶、生物素、铁蛋白和胶体金结合而不影响其生物活性，因此凝集素还可用于免疫细胞化学研究，以及肿瘤的诊断评估。

图1所示。凝集素在农业中的应用示意图(Tsanevaet al。, 2020)

植物凝集素的分类

由于不同种类、不同来源的植物凝集素在分子结构、理化性质、生物活性、糖基结合特异性等方面存在明显差异，因此可以根据这些不同的性质对植物凝集素进行具体分类。根据植物凝集素结合不同糖基的特异性，可分为:n -乙酰氨基半乳糖凝集素、d -甘露糖或d -葡萄糖凝集素、n -乙酰氨基葡萄糖凝集素、d -半乳糖凝集素、L-聚焦凝集素和唾液酸凝集素。根据植物凝集素的分子结构不同，可分为全凝集素、部分凝集素、化学凝集素和超凝集素。

图2所示。植物细胞表面的主要凝集素家族和凝集素受体激酶概述。(Bellande等, 2017)

植物凝集素的功能

• 特异性糖结合能力

植物凝集素是一类具有特定糖结合活性的蛋白质，这是它们区别于所有其他植物蛋白质的标志。由于糖结合结构域的保守性，植物凝集素通常只结合一种单糖或寡糖。在生物体中，一般发出信号或转换的蛋白质是糖蛋白，其糖链末端的糖残基因可被凝集素特异性识别并结合，从而导致凝集素与糖蛋白之间发生特异性相互作用，进而引发一系列下游生化信号级联。

• 细胞凝集能力

凝集是凝集素与细胞表面含糖受体的结合。由于一种凝集素通常有两个以上的糖结合位点，它可以同时与多个细胞结合，导致游离单细胞聚集成簇。

• 凝集素诱导的细胞凋亡和自噬

自20世纪90年代以来，几种凝集素已被报道可诱导哺乳动物细胞，特别是癌细胞的凋亡。推测其机制是凝集素与细胞膜上相应的受体结合，通过内吞作用激活caspase通路或线粒体通路，从而诱导细胞凋亡。

• Anti-animal病毒

凝集素对其特异性糖的高亲和力使其与相应含糖受体的结合更加稳定，这是凝集素抗病毒的最基本机制。常见的途径有两种:(1)凝集素与病毒上的蛋白质配体结合，阻止配体与动物细胞表面的受体结合或交换信息;(2)凝集素与动物细胞表面含糖受体(特别是病毒识别的受体)结合，通过竞争性抑制，阻碍病毒随后的吸胀过程。

• 防御功能

凝集素的防御功能主要体现在植物生长发育的各个阶段，它以不同的方式保护植物免受病虫害等的侵害。植物凝集素识别并结合入侵者的糖结构域，从而干扰入侵者对植物的可能影响。

植物凝集素的检测

• 红细胞凝集法

植物凝集素与红细胞表面的糖结合位点相互作用，通过在凝集素分子之间形成多个交叉桥，使红细胞凝集。凝集素的凝集活性(效价)与其量成线性关系。目前，应用最广泛的测定植物凝集素活性的方法是血凝试验。

• Glycocomplex方法

利用植物凝集素特异性结合糖、糖蛋白或糖缀合物的能力来检测植物凝集素。

• 抗原抗体免疫测定

植物凝集素是一种作为抗原诱导特异性抗体产生的蛋白质，可以通过酶联免疫分析法(ELISA)、火箭免疫电泳或放射免疫分析法(RIA)等方法进行定量。

• 质谱(MS)

一种分析技术，用质谱法电离化学物质，并根据它们的质荷比对它们进行分类。植物凝集素的定性和定量分析可通过LC-MS进行。

参考文献

1. Tsaneva, M. & Van Damme, E. J.(2020)。130年的植物凝集素研究。Glycoconjugate Journal, 1-19。
2. 贝兰德，K，波诺，J。J。等．(2017)。植物凝集素和凝集素受体样激酶:它们如何感知外界?国际分子科学杂志，18(6)，1164。

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