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凝集素是一类可以特异、可逆结合糖基的非酶非抗体的蛋白。本文分别对真菌来源的杨树菇抗肿瘤凝集素和单子叶植物甘露糖结合凝集素的结构、性质与功能开展了较为深入的研究。
杨树菇抗肿瘤凝集素AAL(AgrocybeaegeritaLectin)是从食用真菌杨树菇中提取的一种通过诱导肿瘤细胞凋亡抑制肿瘤增长的凝集素。本论文在AAL基因克隆的基础上，成功实现重组AAL的高效活性表达，实验鉴定其作为β半乳糖结合凝集素(galectin)的分子本质及二聚化的基本活性单位。这一发现填补了真菌来源的该家族成员生物学功能上的空白，推动了对真菌凝集素研究的进程。
创新的运用新型卤素原子快速浸泡法在高分辨率测定AAL及其糖复合物的晶体结构，获得包括天然AAL(2.95A)和重组AAL(1.9A)及其乳糖复合物(1.6A)和半乳糖复合物(2.5A)的高质量结构模型。这是第一个通过凋亡途径发挥抗肿瘤活性的真菌galectin的结构，是真菌来源的半乳糖结合凝集素家族成员的二聚化代表性结构。以此为基础开展了结构指导下的系列定位突变研究，设计、构建、表达了16种活性相关的突变体，测定了其中3种突变体的晶体结构(包括I25G、L33A和L35A)，结合相关活性测试，证明了糖结合位点处的保守残基对糖结合能力的必要性以及二聚化作用面中疏水残基对二体形成的原发性和必要性；证明了AAL分子的糖结合活性及四级结构寡聚形式对抗肿瘤功能的决定性作用；证实了AAL分子中存在独立于糖结合和二聚化作用的抗肿瘤活性部位和活性关键残基。最后通过综合比较分析提出AAL抗肿瘤活性的可能分子机制。
单子叶甘露糖结合凝集素(MBL)是植物凝集素中发现较晚的一类，这一家族已发现的几十个成员中只有3种凝集素以单亚基形式存在。结合单亚基和多亚基蛋白性质上的差别，推测它们的复杂功能与其特殊的亚基寡聚形式有关。因此，了解这类蛋白寡聚组装的结构机理是阐释其结构-功能关系的基本问题，具有重要意义。
天麻抗真菌蛋白(GAFP)是该家族第一个被解析的单体凝集素结构，其精细三维结构的测定为了解单体与寡聚体结构的主要差异提供了必要的条件。分析该家族多亚基和单亚基蛋白一级序列与高级结构的差异，利用分子生物学手段，首先获得重组表达的GAFP单体蛋白，然后通过定点突变技术，将GAFP97～103位的七个关键残基DNSNNAI突变为GNA相应位置的GT-DR四个残基，获得突变体蛋白，检测其四级结构的变化，成功的将单体状态的GAFP通过突变转变为聚合体。证明了甘露糖结合凝集素单体→寡聚组装的序列基础和主要结构因素。在此基础上与合作者提出了调控该类蛋白寡聚组装的可能结构机理：97～101位(GNA中对应98～102)的五个氨基酸残基DNSNN与GX-的差别是该类凝集素四级结构寡聚组装的一级结构决定因素。而由此产生的97与98位(GNA中98与99)两个残基间肽键的顺反异构形式及其后的三个残基的插入或缺省是单子叶甘露糖凝集素寡聚组装的结构开关，控制着分子四级结构类型的取向——是形成以C端交换为基础的多亚基形式还是以C末端自组装为基础的稳定的单体结构。