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半乳凝素-3(Galectin-3),半乳凝素家族唯一的嵌合型凝集素,由C端的糖基识别结构域(carbohydrate-recognition domain, CRD)和N端的一段延伸肽链组成,通过氨基酸序列高度保守的CRD特异性地识别并结合糖链中的p-半乳糖残基。Galectin-3作为一种肿瘤相关蛋白,在肿瘤的发生、发展、转移及免疫逃逸等病理过程中发挥了重要作用,是目前癌症治疗的.药物靶点之一,因此以Galectin-3为靶点的抑制剂研究是抗肿瘤药物研究的一个热点。文献报道,果胶能够通过抑制Galectin-3的功能发挥抗肿瘤活性,并且果胶水溶性好,无毒副作用,是开发Galectin-3抑制剂的重要资源库,其中研究最为广泛,活性的最好的果胶样品是酸碱修饰的柠檬果胶(Modified Citrus Pectin, MCP).但对果胶结构和果胶抑制Galectin-3活性的关系研究鲜有报道,这与果胶的复杂结构密切相关。果胶是一种富含半乳糖醛酸的酸性杂多糖,由包括半乳糖在内的十几种单糖组成的直链或带有分支的支链,结构复杂多样。本实验对人参果胶的分离纯化进行了深入研究,得到了多种结构清晰,样品均一的果胶样品。本论文以人参果胶为研究对象,旨在探讨人参果胶对Galectin-3的抑制活性及构效关系,为Galectin-3果胶类抑制剂的研究和人参果胶的药物开发及肿瘤治疗奠定理论基础。本论文首先以Galectin-3的天然抑制剂乳糖和MCP为阳性对照,利用红细胞凝集阻抑实验比较了不同结构的人参果胶对Galectin-3的抑制活性,找到抑制效果最好的果胶级分RG-I-4,并在细胞水平上检测了RG-I-4的抑制活性,进而对RG-I-4与Galectin-3的结合进行定性和定量检测,最后对通过对RG-I-4结构的解析和修饰,探讨了RG-I-4抑制Galectin-3活性的构效关系。具体研究结果如下：(1)红细胞凝集阻抑实验结果表明,人参果胶级分RG-I-4对Galectin-3的抑制活性最强,并且RG-I-4在细胞水平上也能够有效地抑制Galectin-3介导的肿瘤细胞粘附,肿瘤细胞聚集,血管内皮细胞迁移以及Galectin-3与免疫细胞的结合,说明RG-I-4是Galectin-3的有效抑制剂。(2)荧光试验和表面等离子共振实验结果表明,RG-I-4与Galectin-3之间是CRD依赖的特异性结合,能够被Lac完全抑制,两者之间具有很高的亲和力,显著高于MCP。(3)RG-I-4的构效关系研究发现：a)RG-I-4侧链上不同位置的阿拉伯糖残基分别发挥正向或负向的调节作用；半乳糖是RG-I-4结合Galectin-3活性的关键基团。b)β1,4-galactan链是RG-I-4与Galectin-3结合的功能元件,半乳糖四聚体基本满足了β1,4-galactan链与Galectin-3最大亲和力的需要,半乳糖数目的继续增加对β1,4-galactan链与Galectin-3的亲和力影响不大；c)RG-I-4的β1,4-galactan侧链以短链为主(≤3个半乳糖残基)；d)RG-I-4与Galectin-3的结合是长β1,4-galactan(≥4个半乳糖残基)和短β1,4-galactan(≤3个半乳糖残基)侧链共同作用的结果。e)RG-I主链结构对RG-I-4与Galectin-3的结合也具有重要作用,可能在空间结构的支撑上发挥了重要作用。f)分离得到的RG-I主链与Galectin-3之间存在非CRD依赖的结合,不能被乳糖抑制。综上所述,本论文从人参果胶中找到Galectin-3的一种高效抑制剂RG-I-4；RG-I-4与Galectin-3之间是CRD依赖的特异性结合,亲和力高；RG-I-4主链和侧链结构在与Galectin-3的结合过程中分别发挥了重要作用。上述研究结果为果胶类Galectin-3抑制剂的开发奠定了理论基础,对果胶的药物开发和应用具有重要的意义。