礁膜是我国重要的海洋经济海藻之一,鼠李聚糖硫酸酯是从中国东海礁膜中发现的一种结构新颖的高抗凝血活性多糖。本研究拟进行鼠李聚糖硫酸酯的可控降解,建立高特异性裂解酶可控降解和区域选择性化学可控降解方法以及高效层析分离技术;通过红外光谱、核磁共振波谱(1D,2D NMR)和质谱(ESI-MS,ESI-CID-MS/MS,MALDI-TOF-MS)等现代波谱技术及化学方法对获得的不同结构和分子量糖基片段和寡糖的结构进行研究;并研究各种糖基片段对抗凝血活性和抑制凝血酶活性的影响、不同糖基片段和寡糖与肝素辅因子II(HCII)结合作用,探明糖链和抗凝血活性之间的关系、糖链对抑制凝血酶活性的调控作用,确定抑制凝血酶活性的有效糖基片段及与HCII 结合的特定结构域和特异性寡糖序列,从而揭示鼠李聚糖硫酸酯调控抗凝血活性的构效关系。该研究对开发利用礁膜、发展我国特色海洋药物和促进"海洋糖库"建设都有重要意义。
Sulfated rhamnan;Low molecular weight fragment;Sulfated rhamno-oligosaccharid;Structure;Anticoagulant activity
本课题主要针对从礁膜中分离获得的鼠李聚糖硫酸酯,开展了抗凝血活性鼠李聚糖硫酸酯的可控降解与构效关系研究。基于鼠李聚糖硫酸酯的结构特点,研究了特异性酶解和化学可控降解,建立了鼠李聚糖硫酸酯的不同分子量糖基片段和寡糖的制备方法,首次制备获得了分子量在405.0–5.1 kDa之间的12个不同分子量鼠李聚糖硫酸酯糖基片段及聚合度为2–9结构新颖的硫酸鼠李寡糖单体。采用化学和现代波谱技术相结合的方法,阐明了不同分子量糖基片段的结构,这些低分子量糖基片段由→3)-α-L-Rhap-(1→、→2)-α-L-Rhap-(1→和→2,3)-α-L-Rhap-(1→组成,三者摩尔比为4:1:1,硫酸基团位于→3)-α-L-Rhap-(1→的C-2位和→2)-α-L-Rhap-(1→的C-3位。采用质谱和核磁共振波谱对8个寡糖的结构进行了研究,阐明了硫酸鼠李寡糖的结构,并成功建立了快速有效的硫酸鼠李寡糖序列ES-CID-MS/MS二级质谱分析方法,制备得到的硫酸鼠李寡糖为→3)-α-L-Rhap-(1→连接的直链结构,这些硫酸鼠李寡糖为新型结构的海洋特征寡糖。通过活化部分凝血活酶活化时间、凝血酶活化时间、抑制凝血酶活性和凝血因子Xa活性等分析,揭示了不同分子量糖基片段对抗凝血活性的影响以及糖链对抑制凝血酶活性和凝血因子Xa活性的影响,发现鼠李聚糖硫酸酯的糖链长度变化对抗凝血活性的调节作用,随着糖链分子量的减小,抗凝血活性减弱,其抗凝血活性依赖于一定长度的糖链,首次揭示鼠李聚糖硫酸酯类多糖是一种有效的肝素辅因子II介导的凝血酶抑制剂,而且糖链与肝素辅因子II的结合与糖链长度有关。该研究成果对我国“海洋糖库”的建设提供了新型海洋特征寡糖,为礁膜的高值化利用以及发展我国特色的海洋药物奠定了基础。