揭示糖细胞生物学的暗物质

蒙特利尔大学化学系的科学家开发了一种新的荧光探针，可用于检测和研究生命必需的两个生物分子家族：糖和蛋白质之间的相互作用。

Samy Cecioni教授和他的学生的研究结果于 10 月中旬发表在著名的欧洲期刊Angewandte Chemie上，为广泛的应用打开了大门。

存在于所有活细胞中

糖在我们的生活中无处不在，几乎存在于我们吃的所有食物中。但这些简单碳水化合物的重要性远远超出了美味的甜点。糖对于生物体中几乎所有的生物过程都至关重要，并且天然存在的糖分子种类繁多。

“组成生物体的所有细胞都覆盖着一层称为聚糖的糖基分子，”塞西奥尼说。“因此，糖几乎处于所有生理过程的最前线，在维持健康和预防疾病方面发挥着重要作用。”

“长期以来，”他补充道，“科学家们认为细胞表面发现的复合糖只是装饰性的。但我们现在知道这些糖与许多其他类型的分子相互作用，特别是与凝集素(一个蛋白质大家族)相互作用。”

导致疾病，从流感到癌症

与糖一样，凝集素存在于所有生物体中。这些蛋白质具有识别糖并将其暂时附着在糖上的独特能力。这种相互作用发生在许多生物过程中，例如在感染引发的免疫反应期间。

如今，凝集素引起了很多关注。这是因为科学家发现，凝集素“粘附”糖的现象在多种疾病的出现中起着关键作用。

“我们对糖和凝集素之间的相互作用研究得越多，我们就越意识到它们在疾病过程中的重要性，”塞西奥尼说。“研究表明，这种相互作用如何与细菌在我们肺部定植、病入侵我们的细胞，甚至癌细胞欺我们的免疫系统认为它们是健康细胞有关。”

到目前为止很难检测到

关于糖和凝集素之间的相互作用如何展开的谜题仍然有许多缺失的部分，因为它们很难研究。这是因为这些相互作用是短暂且微弱的，使得检测成为真正的挑战。

Cecioni 的两名学生，硕士研究生 Cécile Bousch 和博士生。候选人 Brandon Vreulz 提出了利用光来检测这些相互作用的想法。这三位研究人员着手创建一种化学探针，能够“冻结”糖和凝集素之间的结合，并使其通过荧光可见。

糖和凝集素之间的相互作用可以用“锁和钥匙”的关系来描述，其中“钥匙”是糖，“锁”是凝集素。化学家已经创造出能够阻断这种锁与钥匙相互作用的分子，现在可以准确识别哪些糖与对人类健康高度重要的凝集素结合。

“我们的想法是用发色团标记糖分子，发色团是一种赋予分子颜色的化学物质，”塞西奥尼解释道。“发色团实际上是发荧光的，这意味着如果糖与凝集素的结合被有效捕获，它就会发出荧光。然后科学家可以研究这些相互作用的机制以及可能出现的干扰。”

切西奥尼和他的学生相信他们的技术可以用于其他类型的分子。甚至可以控制所创建的新荧光标记探针的颜色。

通过使分子之间的相互作用可视化成为可能，这一发现为研究人员提供了研究生物相互作用的宝贵新工具，其中许多相互作用对人类健康至关重要。

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