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凝集素通常被认为是非酶和非免疫的可促使细胞凝集的蛋白质或多价糖结合蛋白,广泛存在于动物、植物和微生物中。凝集素具有多种生物活性,与细胞间的粘着、细菌感染宿主、受体介导的胞饮、机体天然免疫防御、宿主巨噬细胞吞噬清除入侵细菌、精子与卵细胞的识别与结合等生理过程密切相关。凝集素已被广泛应用于多个研究领域,例如凝集素作为促有丝分裂作用和细胞毒素作用的试剂,被广泛应用于生物化学及临床试剂研究领域。目前关于凝集素的研究多集中于陆生植物及微生物,有关海洋无脊椎动物凝集素的报导不多,特别是针对海洋无脊椎动物凝集素与微生物间的相互作用研究。本论文对从贻贝(Crenomytius grayanus)、海绵(Craniella australiensis)这两种海洋无脊椎动物体内提取的凝集素(CGL、CAL)的一级结构、糖特异性、热力学性质以及他们与酵母菌、细菌、病毒的相互作用进行了研究,主要结论如下：1.利用nano-ESI-MS/MS对贻贝凝集素的一级结构进行了测定,获得了贻贝凝集素6个肽段的氨基酸序列,分别是：FAMDFFNDNLMHK、HAAMEFLFVSPK LQGLVSWGSGGSGTK、MYFQFDVVDER、PPNETNMVIHQDR和ALFAMDFFNDNLMHK.2.对贻贝凝集素、海绵凝集素的热稳定性及反应活化能进行了测定。贻贝凝集素于40℃时,在60 min内活力保持稳定。在50℃时,活性在5min内下降了75%,在60和70℃时,活性下降较快,其在失活过程中的反应活化能为Ea=61.53 kcal mol-1。海绵凝集素于40或50℃时,在5 min内血凝活力下降到原来的50%,之后维持稳定。70及90℃时的血凝活力下降较多,之后维持稳定,其在失活过程中的反应活化能为Ea=22.3 kcal mol-1。3.采用固相方法对海绵凝集素的糖特异性进行测试。在糖蛋白抑制剂中去唾液酸的甲胎球蛋白(asialo-fetuin)和去唾液酸的Ⅲ型猪胃黏蛋白(asialo-PSM)是最有效的抑制剂。酶联凝集素测试结果表明,CAL不只具有糖结合位点,也具有胶原蛋白的结合位点,而且胶原蛋白结合位点具有RGD-序列的特征。采用固相测试法测定PSM与CAL的结合常数,发现海绵凝集素有两个结合PSM的位点,它们与PSM的亲和力有所不同。一个结合常数为2.98×107M-1,另一个结合常数为1.11×105M-1。当PSM浓度低时,PSM只结合到CAL的高亲和位点上。4.针对贻贝凝集素与海绵凝集素,研究了它们对酵母菌发酵的影响。在酵母发酵培养液中加入两种凝集素后,培养液中的乙醇含量一直高于没有添加凝集素的对照培养液,在发酵培养液中加入6μg/ml CGL 2小时后,发酵液中的酒精含量较对照发酵培养液增加接近100%,加入CGL 12小时后,发酵液中的酒精含量比对照发酵培养液仍高出近15%,在发酵培养液中添加13.8μg/ml CAL 72小时后,发酵液中乙醇含量较对照发酵液增加约70%,这表明两种凝集素均具有刺激酿酒酵母发酵葡萄糖产生乙醇的能力。贻贝凝集素对酵母菌细胞生长也有一定的刺激作用,在发酵液中加入CGL 12小时和24小时后,酵母菌细胞数量达到2×108个/100ml,较对照发酵培养液中的酵母菌细胞数量,分别增加了40%和30%。,而海绵凝集素则对酵母菌细胞生长没有影响。5.对两种海洋无脊椎动物凝集素与大肠杆菌E.coli的相互作用进行了研究。贻贝凝集素可以凝集经甲醛处理、胰蛋白酶处理及未处理的E.coli。海绵凝集素可以凝集经酸处理、胰蛋白酶处理及未处理的E.coli,在E.coli K1的培养液中加入海绵凝集素发现其抑制E.coli K1的生长。6.对两种海洋无脊椎动物凝集素在产β-1,3-葡聚糖酶海洋细菌的生长及酶活性的影响进行了研究。两种凝集素对产p-1,3-葡聚糖酶海洋细菌的生长均具有促进作用,而且,液体培养基中添加凝集素的量越大,对细菌生长的刺激作用越显著,呈现出一种浓度依赖关系。两种凝集素均能够促进海洋细菌向细胞外分泌β-1,3-葡聚糖酶,添加了凝集素的液体培养基,其发酵液的β-1,3-葡聚糖酶酶活性均比没有添加凝集素的对照培养基中的β-1,3-葡聚糖酶酶活性高。贻贝凝集素添加量为6μg/ml的培养基,其β-1,3-葡聚糖酶酶活性最高,较没有添加贻贝凝集素的对照培养基,酶活性高出约26%。海绵凝集素添加量为15μg/ml的培养基,其β-1,3-葡聚糖酶酶活性最高,较没有添加海绵凝集素的对照培养基,酶活性高出约35%。7.对海绵凝集素与HIV病毒的相互作用进行了研究。海绵凝集素对人C8166淋巴细胞没有毒性,当海绵凝集素浓度为150μg/ml时,人T细胞来源的C8166细胞存活率仍达到101.9%。海绵凝集素对C8166细胞合胞体的形成具有较好的抑制作用,当其浓度为50 gg/ml时,抑制率为66%,抑制合胞体形成50%时的海绵凝集素浓度为16.41μg/ml。在阻断HIV-1慢性感染的H9细胞对正常的C8166细胞的细胞融合的实验中,海绵凝集素浓度为100μg/ml时未显示出对HIV感染细胞融合的阻断能力。研究加入海绵凝集素的时间对合胞体抑制率的影响表明,随着加入时间的延长,海绵凝集素对HIV-1ⅢB诱导C8166细胞合胞体的抑制作用逐渐降低。在0.5 h以内加海绵凝集素可以有效地阻断C8166细胞合胞体形成,抑制HIV病毒的侵染,对C8166细胞合胞体的抑制率超过60%。本论文由国家自然科学基金项目“贝类凝集素对水产品中常见致病菌的抑菌效应及作用机制的研究”(31071612)资助。