��收稿:2007年9月,收修改稿:2007年12月�*国家自然科学基金项目(No.20773203)、福建省重点科技平台建设项目(No.2006F1003)资助**通讯联系人�e�mail:wei@fzu.edu.cn硫酸类肝素的结构、功能、修饰与合成*孙自才�魏�峥**�魏可镁(福州大学糖生物化学研究所�福州350002)摘�要�硫酸类肝素是一种结构十分复杂,承担着多种独特生物功能的糖胺聚糖。本文解析了硫酸类肝素的分子结构特征以及分子结构与生物功能之间的关系,综述了对硫酸类肝素结构修饰与功能模拟、生物和化学合成等方面的研究进展,对该领域研究体系和研究方法进行了评述和展望。关键词�糖�硫酸类肝素�结构与功能�修饰�模拟中图分类号:O636.1;Q53�文献标识码:A�文章编号:1005�281X(2008)07�8�1136�07HeparanSulfate:Structure,Function,ModificationandSynthesisSunZicai�WeiZheng**�WeiKemei(ResearchCenterofGlycanBiochemistry,FuzhouUniversity,Fuzhou350002,China)Abstract�Heparansulfateisatypicalkindofglycosaminoglycan(GAG),havingcomplexstructuresandchargedwithmanyparticularbiologicalactivities.Thispaperelucidatesthestructuresofheparansulfateandthestructure�functionrelationships,reviewsthechiefworkofstructuralmodification,simulation,aswellasbiosynthesisandchemicalsynthesis.Keywords�carbohydrates;heparansulfate;structure�functionrelationships;modification;simulation1�引言��蛋白质、基因和多糖是构成生命科学的三大主要领域。随着人类基因组学和蛋白组学研究的日益成熟,科学工作者发现,人的基因数目约有32000左右,比预想的十万左右要少,无法全面解释各种复杂的生命现象[1]。糖类化合物除了作为能量物质和细胞的结构物质之外,还可以作为信息分子参与体内的各种识别,是连接基因�蛋白质体系,活细胞体系与整个有机体的桥梁。只有在以基因为模板合成的蛋白质上添加糖链,糖链接着被硫酸化、磷酸化,所构成的庞大而复杂的体系才为解释生命现象的复杂性提供了可能[2]。然而由于人类对糖类化合物的研究相对滞后,到目前为止仍然处于初级阶段。糖胺聚糖是糖类化合物中备受关注的一类,因为它不仅本身独立承载着多种生物功能,还是蛋白聚糖中糖链部分的主要存在形式[3]。硫酸类肝素是糖胺聚糖中具有代表性的一种[4],由于最早是从动物肝脏中提取而得,故得名�肝素。当时认为硫酸类肝素是肝素中难以除去的杂质,后来才知道肝素只是硫酸类肝素中高度硫酸化、结构相对规整的部分,从而在提取时比较容易用乙醇沉析出来[5]。但是�肝素(heparin,简称HP)和�硫酸类肝素(heparansulphate,简称HS)两个名字一直沿用至今。本文从分子结构和生物功能之间关系的角度出发,指出了分子结构的研究对阐述硫酸类肝素的生物作用本质的重要性,总结了生物功能模拟和化学合成方面的一些发展和动态,为进一步研究提供了方向和思路,期望更多的生物和化学工作者介入到该领域的研究中。2�分子结构解析��糖组分分析表明,硫酸类肝素是由糖醛酸和葡糖胺以1!4键连接起来的呈线性结构的聚糖,其分第20卷第7�8期2008年8月化�学�进�展PROGRESSINCHEMISTRYVol.20No.7�8�Aug.,2008子量在4000!20000之间,约含10!30个二糖单位。其中肝素主要是由肥大细胞产生,是高度硫酸化的糖链,结构片段主要为IdoA2SGlcNS6S,如图1所示。图1�肝素的基本结构片段和糖链取代位置的标注[6]:NS=NSO3-,2S=2�OSO3-,6S=6�OSO3-,3S=3�OSO3-Fig.1�Disaccharidebasicunitofheparin[6]�这种三硫酸二糖的重复排列形成了肝素分子的�规则区,即高度硫酸化区域,约占整个分子结构的75%。剩余25%的二糖构成�非规则区,�非规则区主要在于其硫酸基的数目相对较少,即低度硫酸���化区域(含有一个或两个硫酸基),而且取代位置不规整,嵌段分布在�规则区之中[6]。然而,肝素只能代表硫酸类肝素的一部分,已经证明硫酸类肝素糖链中存在的二糖片段结构就有23种之多,如图2所示[6,7]。二糖以上的片段结构测定比较困难,例如,Sigahara等[8]从猪小肠分离出含有非规则二糖结构的6糖片段,并测定其核心结构为含有3个硫酸基的四糖,即�IdoA(∀2S)�...
