一文了解伴刀豆球蛋白A (Concanavalin A)

凝集素是一类非免疫来源的carbohydrate结合蛋白，可以特异性识别carbohydrate部分并可逆地结合carbohydrate，具有凝集细胞或沉淀多糖和糖缀合物的能力。根据进化关系和分子结构，植物凝集素可分为7个不同的家族，即豆科植物凝集素、几丁质结合凝集素、II型核糖体失活蛋白和相关凝集素、GNA相关凝集素、Jacalin相关凝集素、Amarathin凝集素家族和葫芦科韧皮凝集素。

豆科植物凝集素家族是凝集素家族的一员，主要存在于豆科植物的种子中。尽管豆科植物凝集素的氨基酸序列和三级结构表现出显著的相似性，但它们的四级结构是不同的。刀豆球蛋白A (ConA)作为该家族最著名的代表，因其多种生物学效应而日益受到关注。ConA的历史始于1916年从刀豆中分离出的研究。

ConA（ConcanavalinA）是1936年第一个被纯化结晶的豆科植物凝集素（来源于C. ensiformis (Jack bean) 图1），后来在1972年，ConA的一级结构和三维结构被解析。ConA的单体被称为“jelly roll”基序，它由两个反平行的βsheets、一个弯曲的七股“front β sheet”和一个平的六股“back β sheet”片组成，五股“roof β sheet”片被认为依次连接前后sheets。大多数豆类凝集素与ConA具有相似的单体结构。ConA的二聚体被称为“典型的豆科植物凝集素二聚体”,它包括以反向平行和并排的方式排列两个back sheets。ConA的两个并排的二聚体背对背连接，形成ConA的四聚体(图2)。ConA在pH 5.5以上以四聚体形式存在，而在pH 5.5以下以二聚体形式存在。

图1. Concanavalin A来源于C. ensiformis (Jack bean) 植物

图2. A）ConA monomer,  B) ConA dimer, C) ConA tetramer with mannose, glucose and metal ions.

1936年ConA的研究首次证明凝集素是carbohydrate-binding蛋白，ConA对甘露糖(mannose)和葡萄糖(glucose)具有特异性。Con A识别在许多血清和膜糖蛋白中作为“核心寡糖”一部分存在的α-连接甘露糖。ConA和glucose之间的结合活性依赖于Ca2+和过渡离子的同时存在，并且第一个描述的具有金属结合位点的豆科植物凝集素就是是ConA。直到1985年进行了ConA的分子克隆和生物合成。

植物凝集素Con A被用作有丝分裂原（mitogen）来诱导淋巴细胞分裂以进行核型分析。凝集素通过与细胞受体表面的糖缀合物结合，触发多种涉及不同信号转导途径的反应最终导致细胞增殖。Con A诱导人类白细胞分裂浓度达10ug/150万个细胞。

同时凝集素Con A具有激活抑制细胞的能力，1972年Dutton在对小鼠淋巴细胞的研究中报道了除了在脾脏暴露于Con A后能良好诱导T细胞增殖之外，辅助细胞和抑制细胞的活动都被触发。Con A激活能够帮助B细胞对胸腺依赖性抗原作出反应的细胞。Con A也可以激活T细胞亚群，使其对许多同种异体的正常和恶性细胞具有细胞毒性。虽然对Con A的反应是非特异性的，但免疫调节性T细胞机制被这种丝裂原激活，能激活的细胞抑制B和T细胞反应。

ConA除了对免疫细胞的刺激作用之外，也有研究关注ConA的抗肿瘤活性，包括诱导凋亡和自噬的特性，并进一步讨论ConA的临床前研究。随着植物凝集素在多种肿瘤细胞中诱导抗增殖活性的分子机制逐渐被阐明，也许植物凝集素将成为未来肿瘤治疗中潜在的抗肿瘤药物。

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