微生物多糖POS16基团修饰及活性评价文献综述

 2022-11-24 21:20:15

微生物多糖POS16基团修饰及活性评价

文献综述

多糖是一类广泛存在于动物、植物及微生物体内，具有多种生物活性的生物大分子，是构成生命的基本物质之一，其种类繁多，在多个领域具有重要的应用价值。研究表明，多糖具有抗病毒、抗氧化、抗肿瘤等多种生物活性，且由于其是通过宿主中介起作用，因此对细胞的毒性较低，这些优点引起了食品和生物与医学领域研究者的极大兴趣[[1]]。但是，天然多糖的生物活性往往比较弱，通常需要对其进行一些修饰以改善其生物活性，硫酸化修饰便是天然多糖结构修饰的常用方法之一。

多糖的硫酸化修饰，是硫酸根取代了多糖结构中单糖分子的部分羟基而形成具有多种功能的硫酸化衍生物的过程，它不仅可以增强水溶性，而且可以改变链的构象，从而导致其生物活性的改变。目前进行多糖硫酸化修饰的常用方法有浓硫酸法、氯磺酸-吡啶法、三氧化硫-吡啶法等[[2]]。

1天然多糖主要硫酸化修饰方法

1.1浓硫酸法

浓硫酸法，是将浓硫酸作为多糖硫酸化基团的来源，其反应原理是在酯化反应过程中，硫酸作为一种酯化试剂，在吡啶的催化下，实现对天然多糖的结构修饰。反应结束后，调节混合溶液的 pH 至中性，然后进一步浓缩和冷冻干燥，得到硫酸化多糖[[3]]。浓硫酸法的优点是反应条件稳定、试剂毒性相对较低。然而，缺点是反应过程中伴随有硫酸多糖的碳化和降解。

1.2氯磺酸－吡啶法

本实验选用氯磺酸－吡啶法对POS16进行硫酸化修饰，其原理是多糖溶解于溶剂中与酯化试剂进行反应，使得多糖残基上的某些羟基被酯化试剂所提供的硫酸基团取代，经透析和冻干后，获得硫酸化多糖[[4]][[5]]。这种方法多用于吡喃型多糖，它的优点是产率高、原料廉价易得、回收方便，而缺点是氯磺酸有剧毒，需要提前准备试剂，反应过程剧烈。

反应过程中所用的试剂比例、反应时间和反应温度是影响多糖硫酸取代度的三个主要因素。通常采用正交试验和响应面试验来进行天然多糖的硫酸化修饰，从而得其出最佳反应条件[[6]]。

1.3三氧化硫－吡啶法

三氧化硫－吡啶法的操作为：首先，将三氧化硫放入装有冷凝装置和搅拌装置的三颈烧瓶中，加入吡啶后连续搅拌。然后在适当温度下加入多糖粉末，反应结束后冷却至室温，氢氧化钠调节混合液的pH 至中性。最后，经过乙醇沉淀、流水透析和冷冻干燥后，获得硫酸化多糖[[7]]。三氧化硫法的优点是操作简单方便，可以得到较高硫酸化基团取代度的多糖衍生物。其缺点是所用试剂昂贵，不适用于大批量制备硫酸化多糖。

2硫酸化多糖生物活性

研究发现，适当的分子修饰或结构改变可以使多糖产生新的活性或进一步增强原有的功能，尤其是硫酸化修饰[[8]]。这与它的硫酸根取代度、相对分子质量、结构转变有关。

2.1抗氧化活性

活性氧（ROS）攻击细胞膜大分子蛋白质和DNA，导致严重的组织损伤性疾病，如癌症、糖尿病、神经退行性疾病和炎症。而抗氧化剂可减缓由活性氧引起的氧化应激过程，对人体健康有益[[9]]。天然多糖因其本身大量存在的羟基及其糖蛋白复合物而具有抗氧化活性[[10]]，实验结果表明，在经硫酸化修饰后，多糖所具有的抗氧化活性会不同程度的得到增强，这对其进一步开发利用具有重大意义。

2.2抗肿瘤活性

现如今，恶性肿瘤已成为危害人类身体健康的重要疾病之一，抗肿瘤药物的研制是当前生物与医学等领域的研究热点之一。经研究表明，硫酸化多糖通过抑制肿瘤细胞的生长繁殖，促进肿瘤细胞凋亡，使肿瘤细胞停滞在特定的细胞周期，干扰肿瘤细胞的转移等多种形式发挥抗肿瘤作用[[11]]。例如，马尾藻（Sargassum horneri）水溶性硫酸多糖 SHP30 能将人结肠癌上皮细胞（DLD）阻止在 G0/G1 期，从而抑制其生长；实时荧光PCR结果显示，它降低了Bcl-2的表达，增加了Bax的表达[[12]]。

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