決定你的血型；與病毒對(duì)抗的新“武器”；攜帶的信息量超過(guò)蛋白質(zhì)、核酸和脂肪攜帶信息量的總和 ， 它是參與人類(lèi)生老病死每個(gè)過(guò)程的生物大分子——糖 。
糖和蛋白質(zhì)、核酸、脂類(lèi)是構(gòu)成生命體的4種生物大分子 。 糖參與了人的發(fā)育及生老病死的每一個(gè)生命過(guò)程 ， 就連人的血型也由糖決定 。
不過(guò)百年來(lái) ， 糖的研究一度被人冷落 ， 今年新冠病毒引發(fā)全球疫情 ， 再度令糖的重要性浮出水面 。 “在人類(lèi)與病毒曠日持久的戰(zhàn)爭(zhēng)中 ， 一種新的‘武器’正在研發(fā)使用中 ， 這就是糖生物學(xué) 。 ”近日召開(kāi)的世界頂尖科學(xué)家論壇上 ， 糖生物學(xué)創(chuàng)始人、英國(guó)政府首席病毒科學(xué)家雷蒙德·德威克教授如是說(shuō) 。
比蛋白質(zhì)和核酸攜帶更多信息
“如果生物學(xué)研究是一張桌子 ， 糖生物學(xué)好比桌上的一只杯子 。 但實(shí)際上整個(gè)生物學(xué)領(lǐng)域都和糖有關(guān)聯(lián) 。 ”接受科技日?qǐng)?bào)采訪人員采訪時(shí) ， 國(guó)內(nèi)糖生物學(xué)家、上海交通大學(xué)教授張延這樣描述糖生物學(xué)的重要地位 。
糖結(jié)構(gòu)的多樣性使它攜帶的信息量遠(yuǎn)超蛋白質(zhì)、核酸與脂肪攜帶信息量的總和 。 不過(guò) ， 受制于糖結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性和研究方法的局限性 ， 人們對(duì)糖的研究與認(rèn)知遠(yuǎn)落后于核酸、蛋白質(zhì) 。
誠(chéng)如《糖組學(xué)手冊(cè)》主要作者理查德·庫(kù)明斯所言 ， “二十世紀(jì)的糖生物學(xué)家們?nèi)缤诘鬲z中開(kāi)展研究 。 ”張延2011年為本書(shū)中文版作序時(shí)卻寫(xiě)道 ， “二十一世紀(jì)的糖生物學(xué)家是快樂(lè)的 。 ”
讓科學(xué)家們又愛(ài)又恨的糖 ， 究竟是怎樣一種物質(zhì)？知名糖化學(xué)專(zhuān)家、北京大學(xué)藥學(xué)院副院長(zhǎng)葉新山教授對(duì)科技日?qǐng)?bào)采訪人員表示 ， 糖是動(dòng)物、植物和微生物等生命體必不可少的一類(lèi)物質(zhì) ， 主要有單糖、雙糖、寡糖和多糖 。 食物中最常見(jiàn)的單糖是葡萄糖 ， 它提供生命體最基本的能量 。 淀粉則是一種多糖 ， 它能降解為葡萄糖 。
“值得關(guān)注的是 ， 人體細(xì)胞50%以上的蛋白質(zhì)披著一件‘糖衣’ ， 以糖蛋白的形式存在和發(fā)揮作用 。 ”葉新山強(qiáng)調(diào) ， 人們?cè)絹?lái)越認(rèn)識(shí)到 ， 生命科學(xué)的許多問(wèn)題不只是蛋白質(zhì)水平上的問(wèn)題 ， 更是糖蛋白水平上的問(wèn)題 。
“糖生物學(xué)是生命科學(xué)中不可或缺的研究分支 ， 其研究范圍涵蓋了基因水平、蛋白水平、細(xì)胞生物學(xué)和個(gè)體生理病理的研究 ， 是一個(gè)多學(xué)科交叉的前沿學(xué)科 。 ”張延解釋道 ， 糖生物學(xué)研究回答人體的糖鏈（多糖或聚糖）在細(xì)胞的什么地方、怎樣形成；從分子水平揭示它的結(jié)構(gòu)、它和什么分子結(jié)合并蘊(yùn)含了怎樣的信息；又如何發(fā)揮生物學(xué)功能等問(wèn)題 。
葉新山認(rèn)為 ， 蛋白質(zhì)和核酸研究發(fā)展很快 ， 人們對(duì)生命的認(rèn)識(shí)和理解想再向前一步 ， 還需對(duì)糖類(lèi)展開(kāi)研究 。 “糖的絕大多數(shù)功能還是未知的奧秘 ， 如果打開(kāi)了這一扇大門(mén) ， 人類(lèi)與疾病的斗爭(zhēng)勢(shì)必更有把握 。 ”他說(shuō) 。
多數(shù)疾病背后都能找到“糖”的影子
糖鏈與人類(lèi)健康息息相關(guān) ， 幾乎涉及所有疾病種類(lèi) 。 目前 ， 人們已經(jīng)知道 ， 糖鏈與傳染性疾病、免疫性疾病、心血管疾病、腫瘤、神經(jīng)變性型疾病均密切相關(guān) 。
當(dāng)前生物學(xué)家所關(guān)注的糖鏈 ， 主要指與蛋白質(zhì)、脂類(lèi)等結(jié)合 ， 由葡萄糖、半乳糖等10種單糖分子組合而成的細(xì)胞結(jié)構(gòu)物質(zhì)（鏈狀物） ， 如糖蛋白和糖脂 。
張延介紹道 ， 糖被發(fā)現(xiàn)近200年來(lái) ， 僅人體的糖鏈種類(lèi)就超過(guò)1000種 ， 自然界中糖鏈的種類(lèi)有記載的估計(jì)在1萬(wàn)到2萬(wàn)種 。 糖鏈呈現(xiàn)出巨大的物種結(jié)構(gòu)多樣性和細(xì)胞類(lèi)型特異性 ， 構(gòu)成了其特定生物功能的基礎(chǔ) 。 “但人類(lèi)對(duì)糖鏈的認(rèn)知仍非常有限 ， 是疾病挑戰(zhàn)人類(lèi)的高地和險(xiǎn)關(guān) 。 ”
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