3、蛋白质 - 碳水化合物相互作用与组织工程研究

蛋白质 - 碳水化合物相互作用与组织工程研究

1. 碳水化合物 - 芳香相互作用

碳水化合物与蛋白质结合位点中的疏水氨基酸残基，特别是芳香族残基的相互作用由来已久。在碳水化合物结合位点中，芳香族残基频繁出现，使得碳水化合物 - 芳香相互作用成为研究热点。

这种相互作用在多个生物学过程中发挥关键作用。例如，在人类溶菌酶中，将酪氨酸（Tyr）突变为亮氨酸（Leu）会降低酶的活性，表明与芳烃的相互作用对碳水化合物的结合至关重要。此外，它还参与碳水化合物通过跨膜蛋白的运输、聚糖预组织成活性构象、稳定蛋白质折叠，以及在某些药物的作用模式和 DNA 修复机制中也具有重要意义。

在人工碳水化合物结合系统的合成中，利用了碳水化合物与芳烃相互作用的特性。β - D - 葡萄糖及其衍生物的 α 面和 β 面的 C - H 键可与芳香残基同时相互作用，形成“芳香三明治”结构，这为合成凝集素的设计奠定了基础。

近年来的研究还发现了分子内碳水化合物 - 芳香相互作用的新作用。与蛋白质中氨基酸的相互作用会改变聚糖的结合紧密程度，影响寡糖和糖基化位点附近蛋白质链的动力学，进而影响糖基化位点附近结合区域的活性。同时，聚糖的流动性可能决定细胞中碳水化合物活性酶对聚糖重塑的可及性，从而决定蛋白质的最终糖型，这也解释了尽管大多数碳水化合物活性酶具有混杂性，但蛋白质糖基化仍会受遗传因素影响的原因。

CH - π 相互作用是碳水化合物 - 芳香相互作用的重要组成部分。芳香族残基通常与碳水化合物的 C - H 基团相互作用。虽然曾有人认为这种结合是通过疏水效应实现的，但气相实验表明，在无溶剂的情况下仍存在相互作用，排除了疏水效应的主导作用。芳香环上下存在电负性的 π 系统，而 C -