一文了解菜豆凝集素 (Phaseolus vulgaris)

凝集素是一种非免疫来源的糖结合蛋白，具有识别carbohydrate或糖蛋白和/或凝集细胞的能力。它们是在自然界中普遍存在的大分子，不仅存在于植物中，也存在于动物和微生物中执行各种功能，例如调节糖蛋白合成过程中的细胞粘附和动物血液受体中的蛋白质水平；微生物的细胞附着和组织定殖。来自豆类的凝集素属于从植物种子中分离的凝集素中研究最深入的一类。植物凝集素的一个主要种类是植物血凝素(PHAs )，它是导致细胞凝集的carbohydrate结合蛋白。PHAs来源于许多豆类，在红芸豆中含量最高。

20世纪中期，Nowell (1960)在费城宾夕法尼亚大学发现了红芸豆(Phaseolus vulgaris)的凝集素，即植物血凝素(PHA)，是促有丝分裂的。Phaseolus vulgaris凝集素与其他豆类凝集素表现出显著的序列同源性。这种凝集素的三级结构现在被称为“Jelly roll”折叠，类似于通常在病毒外壳蛋白中发现的Jelly roll拓扑结构。PHA的单体主要由3个β-sheets组成，即一个反平行的6-stranded back sheet，一个凹入的7-stranded front sheet和一个较小的5-stranded sheets。与其他豆类凝集素相比，通常在PHA凝集素的结构中发现短α螺旋。PHA由两种类型的多肽链组成，称为E和L，分别反映了它们与红细胞和白细胞的结合。因此，可以随机形成五种可能的四聚体异凝集素(~ 120 kDa)，即E4、E3L1、E2L2、E1L3和L4，并且通过成链的Back sheet在四聚体的中间产生更大的通道，因此可以保护蛋白质免于蛋白水解降解。

PHA凝集素的糖结合位点主要位于7-chain sheet的β折叠中，不仅能识别单糖，还能识别寡糖和多糖。这两种PHA亚单位都含有特征性的N-糖基化结合位点，PHA-E对具有外部Gal的二等分复合型N-聚糖和二等分GlcNAc具有特异性，而PHA-L特异性结合具有β6分支的四和三分支复合型N-聚糖。Ca2+ 和 Mn2+靠近结合位点，能够帮助形成称为locked的活性稳定构象，对糖类具有更大的亲和力。

图1. PHA结构

PHA凝集素的一个特性就是能刺激通常不分裂的淋巴细胞进行有丝分裂。除了PHA凝集素外，还有一些其他种类凝集素也能刺激有丝分裂，比如ConA，目前尚不清楚为什么这些凝集素是促有丝分裂的。研究发现促有丝分裂凝集素结合的结构不一定相同，并且不是所有具有相似结合特异性的凝集素都是促有丝分裂的。很可能仅与细胞表面结合不足以引起有丝分裂，而需要与细胞表面的其它相互作用引起。大多数促有丝分裂凝集素，如PHA和ConA，仅刺激胸腺依赖性淋巴细胞(T细胞)有丝分裂。与仅刺激淋巴细胞总数的0.1%或更少的抗原不同，促有丝分裂凝集素能够刺激多达80%的易感细胞。

凝集素生物作用举例列表：

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