1、糖#糖生物学 破解基因组功能的的研究#摘要:#介绍了糖生物学研究的意义和动态,包括糖链与糖结合蛋白识别介导的细胞黏,糖链在新生肽链折叠过程中、在免疫系统中、在细胞信号传导中的作用, 糖链与微生物感染、糖链代谢疾病、糖链的化学合成与分析, 以及糖生物学研究的特点和发展趋势. 关键词:# 糖链, 糖生物学, 糖组学, 糖缀合物 尽管对糖缀合物糖链的认识和研究糖生物学 破解基因组功能的必由之路始于19 世纪, 但由于其结构的复杂性和研究手段的局限性,使糖的研究远远滞后于蛋白质和核酸. 糖的研究在经历了一个多世纪的缓慢发展之后, 从20 世纪70 年代开始, 糖化学（ Carbohydrate che
2、mistry） 和生物化学两个传统专业的结合使糖链的细胞和分子生物学研究成为可能, 糖的研究也得到了复兴, 从而诞生了一个新的研究领域. 为界定这一新兴领域, 1988 年牛津大学的生物化学家Dwe 在一个早间电视节目中才首次提出糖生物学（ Glycobiology） 这个名称, 并于当年在Annual Review of Biochemistry上发表了题为糖生物学的综述.糖生物学是糖的化学和生物学研究相结合而产生的一门新兴学科, 主要研究糖缀合物糖链的结构、生物合成和生物学功能, 其研究领域包括糖化学、糖链生物合成、糖链在复杂生物系统中的功能和糖链操作技术. 糖生物学一经提出, 便得到了科
3、学界的广泛认同, 并在西方发达国家受到高度重视, 在即将到来的后基因组学时代, 糖生物学研究更是揭示生命本质所不可缺少的重要方面. 已知糖链在细胞内可修饰调控蛋白质、脂类的结构与功能, 在细胞外环境参与免疫应答、感染和癌症等过程中的细胞识别,但对其作用机制还不完全清楚. 近10 年来, 随着分析技术的进步和分子生物学的发展, 糖的研究也取得的了巨大进展, 糖生物学研究正成为生命科学研究中又一新的前沿和热点. 1 糖生物学研究的重要进展 20 世纪60 年代发现在细胞表面密布有糖缀合物, 推测这些糖缀合物糖链在生命过程中担负分子识别的功能, 但当时由于研究手段的限制不能进行实验确认. 70 年代
4、由于物理化学测定方法的建立以 及特异的内切和外切糖苷酶在结构测定中的应用, 使结构测定成为可能, 揭示出糖链惊人的复杂性和多样性, 所包含的信息量比蛋白质和核酸要大几个数量级. 80 年代末负责糖链合成的糖基转移酶的克隆,发现糖链多样性是在基因水平和蛋白质水平进行调控的. 这些进展为糖链的结构功能研究的突破奠定 了坚实的基础, 并直接导致了在1990 年发现选择素（ selectin） 与SLe 糖链识别的生理功能 . 经过近20 多年的研究, 糖链的生物学功能正被不断揭示, 已有证据表明, 糖链参与几乎所有真核生物的每一生命过程, 其功能是复杂而多样的. 在分子内, 糖蛋白糖链影响蛋白质的折
5、叠、溶解度.半衰 期、抗原性及生物活性等;# 在分子间, 通过糖缀合物（ glycoconjugate, 包括糖蛋白、糖脂和蛋白聚糖） 糖链与蛋白质的相互作用介导细胞的专一性识别和调控生命过程. 糖脂的糖链不仅是蛋白质受体的配体, 其 本身也是信号传导分子. 糖与糖之间的相互作用介导细胞细胞相互作用也被证实, 新近又发现整合素 #2 糖链与糖结合蛋白识别介导的细胞黏#80 年代后期由几个研究组独立地克隆了三种人类糖链结合蛋白基因, 称为选择素, 包括L、E和 P选择素. 这些基因的克隆直接导致了90 年代早期大量相关论文的涌现. 1990 年11 月同时由三个不 同的研究组发现当组织受损伤或感
6、染时所释放的信号化合物如细胞因子, 可诱导附近血管的内表皮细胞在其表面表达选择素, 并与白细胞表面唾液酸路易斯X（ SLe , 一种血型抗原） 糖链结合, 这种结合如刹车样使在血管中随血液快速流动的白细胞移动变缓, 并沿受损部位的血管壁滚动, 最后穿过血管壁进入受损组织. 这是真正第一次确证了寡糖SLe （ 也包括SLe ） 在人体中的生理功能. 三种选择素在多种 细胞（ 如中性粒细胞、淋巴细胞、单核细胞、血小板细胞和内皮细胞） 上独立表达, 虽都识别SLe / SLe ,但有着各自独特配体特异性来限制其识别特异的蛋白质及糖链结构, 如Pselectin 专一识别PSGL1（ P electi
7、n glycoprotein ligand1） 上O糖链的SLe 结构及其相邻的3 个硫酸化Tyr 残基, Lselectin 则识别硫 酸化的SLe . 尽管这些白细胞参与的是愈伤过程, 但过多的白细胞集中则引起炎症及自身免疫疾病如类风湿等, 损伤自身组织 以此发现为基础产生了多种抗炎药物研究开发的策略. 早期由加州大学圣地亚哥分校的Var i 等发现阻断L选择素与SLe 的结合可在小鼠模型中降低炎症反应, 并与NeXstar 制药公司合作, 开发选择素抑制剂. Cytel 公司则尝试将其开发的化合物用于防止由心脏病、中风或器官移植后的血管狭窄再灌 注损伤. 但遗憾的是这两种药物都在临床研究
8、阶段因效果不理想而被放弃. Wyeth 公司则致力于开发 PSGL1, 认为与P选择素结合的PSGL1 有更好的治疗效果. 目前该公司正用可溶性的重组PSGL1进行II 期临床研究, 其应用前景相当被看好 . 在抗炎药物的开发研究中, 其中引人注目的还有美国Gly comed 公司, 其研究人员对SLe 糖链构象进行计算机模拟, 然后根据模拟构象从化学合成和天然来源的化合物中筛选到几种SLe 糖链类似物, 发现其中效果最好的是甘草素（ glycyrrhizin） , 可用于封闭血管内 皮细胞表面E选择素, 从而能抗炎 . 甘草素来源于中药甘草, 尽管中国人早就知道甘草有抗炎效果, 但并不清楚其
9、治疗机理. 这一发现揭示甘草抗炎的机制.通过研究还发现肿瘤转移过程中癌细胞出血管壁到达转移部位也类似白细胞出血管壁的机制, 因 此抑制选择素也成为抗肿瘤转移药物开发的热点. 如转移中的肿瘤细胞可与血小板细胞上的P选择 素结合, 并利用血小板细胞作为其保护伞逃避免疫系统的攻击. 人恶性转移癌黑色素瘤A375 细胞株和 舌鳞癌Tca8113 细胞株胞膜上硫酸肝素样蛋白聚糖可作为P选择素分子的配体, 特异地介导肿瘤细胞与P选择素分子黏附 . 最近Var i 等在The Proceedings of the National Academy of Sciences上报道了肝 素可先于癌细胞与血小板细胞
10、上的P选择素结合, 从而显著降低肿瘤的转移. 由于肝素结构不均一、 具有多种活性组分或功能片段, 阻碍了肝素在临床上的应用, 对肝素抗转移组分的分离与修饰是目前抗转移药物开发的一个热点 . #2. 2 糖链在新生肽链折叠过程中的作用 糖蛋白的N糖基化是在内质网腔与翻译同步的过程, 翻译后的修饰在高尔基体内腔. N糖基化的 共同前体寡糖Glc Man GlcNAc 在合成新生肽链的同时被连接到肽链AsnXThr/ Ser（ X 为除Pro 外的任意氨基酸） 序列中的Asn 残基上, 然后由葡萄糖苷酶I 和II 将末端的两个葡萄糖残基切去, 最内部的一个葡萄糖是糖蛋白折叠为正确构象的关键, 由内质
11、网中两个细胞内凝集素钙粘蛋白（ calnexin） 和钙网蛋 白（ calreticulin） 识别该糖链后使蛋白折叠, 然后被葡萄糖苷酶II 识别并将最后一个葡萄糖切下, 使糖肽 从钙粘蛋白或钙网蛋白上释放, 有正确构象的糖肽会被甘露糖识别蛋白ERIGC53（ 也被称为p58） 识别并 转运到高尔基体;# 而未能正确折叠的糖肽则在葡萄糖基转移酶的催化下加上葡萄糖, 重新折叠;# 经此循 环仍不能折叠的蛋白在甘露糖苷酶I 的作用下去掉一个甘露糖, 然后由葡萄糖基转移酶催化加上葡萄 糖形成GlcMan GlcNAc , 该葡萄糖残基被钙粘蛋白识别, 但由于葡萄糖苷酶II 对GlcMan GlcN
12、Ac 的活性 非常低, 该糖肽不被葡萄糖苷酶II 识别并从钙粘蛋白上释放, 与钙粘蛋白的长期结合导致蛋白被钙粘 蛋白转送到蛋白酶体中降解. 通常在新生肽链上前50 位氨基酸残基上的N糖链与折叠有关.在此机制中葡萄糖基转移酶起着折叠传感器的作用, 它只识别正确折叠的肽链.钙粘蛋白缺损的转基因鼠在胚胎发育的第18 天即死亡 18 20 . HIV 被膜蛋白gp120 在T细胞内、乙肝病毒M 被膜蛋白在肝细胞内的合成也是通过N糖基化的加工识别并折叠的. 使用 葡萄糖苷酶II 抑制剂nBuDNJ 阻止糖链的加工, 可以使HIV1 被膜蛋白gp120 的V 1/V2 结构域错误折叠, 所组装的病毒可与T
13、细胞表面的CD4 结合, 但由于gp120 不能从 gp160 上释放, 导致gp41 不能介导病毒与T细胞的融合, 使病毒RNA 不能进入细胞而失去感染力. Dwe 和Bloc 发现将Nnonyl deoxynojirimycin （NNDNJ） 加到肝细胞中时, 可抑制内质网葡萄糖苷酶II 的 活性, 从而阻断乙肝病毒M 被膜蛋白的折叠, 使之不能从内质网中分泌出来组装成有感染能力的病毒.只要抑制6% 的细胞糖链加工就可使乙肝病毒的分泌降低99% . 这种抑制对宿主细胞几乎无影响, 而 对病毒却是致命的. 他们与马里兰州联合制药公司合作以土拨鼠为动物模型, 证明NNDNJ 可阻断病毒 的复
14、制而不危及动物的健康. 迄今为止尚未发现任何病毒突变株可以逃避该抑制效应, 有望成为乙肝 患者的福音. 最近, 他们又开发出了Nnonyl deoxygalactojirimycin, 已在动物模型中证明对丙型肝炎的治 疗有效7,21, 22 . 2. 3 糖链在免疫系统中的作用 免疫反应分为细胞免疫和体液免疫. 细胞免疫是指在细胞质中经蛋白酶体加工并转运到膜上的主 要组织相容性I 类分子（MHC class I molecule） 、由细胞内吞产生的MHC class II 分子及CD1相关抗原被T 细胞上的T细胞抗原受体（TCR） 识别;# 而体液免疫则是细胞外由抗体或甘露糖结合凝集素（
15、mannosebinding lectin, MBL） 识别完整的抗原分子所介导的免疫. 几乎所有与免疫相关的关键分子都是糖蛋白. 在细胞免疫系统中, 糖链与MHC 抗原和TCR 复合物的折叠、质量控制和组装有关. MHC class I 的重链和TCR 的合成时都是通过钙粘蛋白和钙网蛋白途径 折叠的;# 多肽进入蛋白酶体被降解成MHC class I 抗原肽前, 要先在胞质肽N糖链酶的作用下切去N糖链, 并将与糖链相连的Asn 转变为Asp. 自身蛋白或一些病毒蛋白由于有N糖链而不被天冬氨酸特异的半胱氨酸内肽酶（ asparaginespecific cysteine endopeptida
16、se, AEP） 降解, 因而不会在内吞作用中被加工成MHC class II 抗原, 没有N糖链的微生物则会在内吞作用中被完全加工成抗原肽. T细胞与抗原呈递细 胞（ antigen presenting cell, APC） 间的识别包括在两个细胞间形成免疫突触、TCR 对MHC 分子所携带的肽 抗原的识别及信号传导, 糖链在这些过程中均有重要作用. 如膜近侧寡糖的作用可能是限制细胞黏附 分子CD2 和CD48 的空间取向. 约0. 5 % 的细胞表面MHC I 类分子含 O连接N乙酰氨基葡萄糖残基 （GlcNAc） , 可能来自胞质和核蛋白的O糖链;#MHC II 类分子含有N连接的Gl
17、cNAc 残基, 但 I 类分子没 有. 这些由MHC 携带的含1 2 个糖残基的糖肽可被CD8+ 和CD4+ T 细胞识别, 而带较大糖链的糖肽 只能被识别糖链抗原的 T 细胞所识别. 糖脂和GPI 蛋白抗原是由CD1 所呈递的, 其详细分子机制还不清楚. 新近对鼠CD1d 的晶体结构分析显示, CD1d 分子有一个由两个疏水袋构成的结合沟, 推测糖脂的脂肪与疏水袋结合, 使亲水的糖链被呈送到结合沟内与TCR 结合, 因而TCR 识别的实际上是由CD1 分子呈递的糖链抗原21 23 .糖链作为抗原可直接被免疫球蛋白识别, 而且免疫球蛋白本身的糖链还是维持正常结构及功能所 必需的. Big 的
18、Fc 片段上的CH2 结构域有一条N糖链, 连接在每个重链的Asn297 上, 两个 CH2 之间有较大空间, 糖链即位于其中, 糖链末端的半乳糖残基可与另一肽链上的凝集素样袋状结合区相互作用维 持IgG 的构象. 这两个N糖链有多种不同的糖型. 日本的Kobata 与英国牛津大学的Dwe 研究组合作多年终于确证, 由于类风湿关节炎患者的体内半乳糖基转移酶对底物亲和力低, 使其IgG 上的糖链缺乏半乳糖, 引起IgG 构象变化, 这种构象变化导致糖链可被甘露糖结合凝集素识别, 在血管、关节等处沉积,多价的甘露糖结合凝集素形成的复合物可激发补体级联反应, 使补体攻击关节腔而产生类风湿. 免疫球蛋
19、白IgA1 的绞链区有5 个 O糖基化位点, 保护IgA 1不被蛋白酶降解并增加绞链区的刚性21,22 . 甘露糖结合凝集素是能模拟许多IgM、IgG 和C1q 功能的一种三联体凝集素. 不仅被视为抵御细菌感染的第一道防线, 而且还参与其它一系列生命活动, 包括疾病的调控. 通过其多凝集素域与微生物表 面糖链重复序列的结合可激活补体反应, 因而甘露糖结合凝集素水平低时被感染的机会就会增加. 但目 前还不清楚为何低水平的甘露糖结合凝集素也与习惯性流产和自身免疫风湿病如狼疮和类风湿关节炎 有关 . 2.4糖链在细胞信号传导中的作用 ：#糖缀合物上的糖链不仅在细胞黏附中起重要作用, 而且还与细胞信号
20、传导密切相关. 如最近报道白介素IL1、IL1、IL4、IL6 和IL7 均有特异的、不依赖钙的糖识别活性, 分别识别末端为 2, 3Neu5Ac 的二天线N糖链、GM4 （Neu5Ac2, 3Gal1Cer） 、唾液酸内酯、N或O糖链的HNK1样抗原表位和唾液酸化Tn 抗原. 推测这些特异的糖识别活性与信号传导有关 . IL2 识别其受体 亚基（ IL 2R） 上的N糖链Man GlcNAc 结构并与CTLL2 细胞结合, 并通过信号传导调控 CTLL2 细胞的增殖 . 糖鞘脂的代谢产物脑苷脂和磷酸神经鞘氨醇本身也是信号传导分子, 近年来还发现糖鞘脂可通过控制其组装和与膜蛋白或其它糖鞘脂糖链
21、的相互作用调控细胞信号传导. Ha omori 等多年的研究发现, 糖鞘脂在细胞膜上丛集并形成糖鞘脂富集微区（ GSLenriched microdomain） , 这种丛集不仅对糖鞘脂 的抗原性、与蛋白受体的结合和糖鞘脂依赖的细胞黏附十分重要, 而且与信号传导分子关联的糖鞘脂富 集微区还参与信号传导, 如在B16 melanoma 细胞中90 % 以上的GM3 都丛集于糖鞘脂富集微区, 并与c rc、Rho、FAK 等信号传导分子相联. B16 细胞可通过GM3 与Gg3 的结合黏附于小鼠内皮细胞, 启动细胞 转移. 体外研究显示, GM3 与Gg3 的结合可诱导B16 细胞FAK 的Tyr
22、 磷酸化并增强GTP 与Ras 和Rho 的结合, 还能活化cSrc. 糖鞘脂富集微区的糖鞘脂糖链与受体蛋白或糖鞘脂糖链结合可改变信号传导 分子的构象, 刺激或抑制信号传导. Ha omori 将这种与信号传导分子相偶联的糖鞘脂富集微区称为糖 信号域（ glycosignaling domain） , 指出糖信号域的糖鞘脂不仅可启动细胞相互作用与黏附, 而且还能启动细胞信号传导 . 1. 5 糖链与微生物感染 病原细菌在哺乳动物组织细胞靶位上的黏附是感染的关键步骤, 大多数微生物在细胞表面的黏附是由糖链介导的, 如许多革兰氏阴性菌的黏附就是由细菌黏附素（ adhesin）宿主糖链相互作用介导的
23、,并由此决定病原微生物的宿主范围和组织趋向. 另外多种糖缀合物及糖链广泛存在于微生物中, 如细 菌细胞壁中有肽聚糖、胞壁周质糖链、脂多糖及荚膜多糖, 真菌细胞壁中有葡聚糖、几丁质、甘露聚糖等, 病毒被膜中的蛋白也是糖蛋白. 这些糖链常在微生物与动植物的相互作用中起至关重要的作用, 如病原微生物细胞外膜上的糖链也往往是感染的毒力因子. 因此糖链在微生物感染中的作用也是糖生物学研究的热点之一. 约半数以上的人胃中有革兰氏阴性幽门螺杆菌, 但其只在一部分人中致病. 幽门螺杆菌感染通常与胃炎有关, 胃炎有时还会发展成萎缩性胃炎、肠道及十二指肠溃疡、胃腺癌或粘液膜关联的淋巴组织淋巴瘤（ mucosaas
24、sociated lymphoid tissue MALT） . 幽门螺杆菌主要定植于胃黏膜层, 但也能直接与表达 bLe 糖链的胃上皮细胞相互作用. 约70% 的人有Le 组织血型抗原, 幽门螺杆菌高选择地与Le 糖链黏附,而不识别末端为GalNAc1, 3 的Le 抗原（ 即A 型血抗原） , 故O 型血人群发病率高于A 或B 型血者.幽门螺杆菌是通过其细胞表面的黏附素BabA 与Le 结合而黏附于上皮细胞, 幽门螺杆菌与宿主间的病理关系可能决定于Le 介导的黏附 . 转基因鼠模型的研究支持这一假说, 人胃Le 的表达仅限于产生黏液的小凹细胞（ pit cell） , 小鼠虽不合成Le ,
25、 但有Le 的前体Fuc1, 2Gal1, 3GlcNAc, 因而在小鼠中转入人1, 3/ 1, 4岩藻糖基转移酶基因可使小鼠在出生第一周开始表达Le . Le 转基因鼠和正常鼠的研究表明, 幽门螺杆菌在两组鼠中定植的效率和密度相等, 多数细菌黏附于胃黏膜上, 仅在Leb 阳性组中细菌可直接结合于上皮细胞, 与这一结合相联系的是细胞免疫应答的增强和更严重的胃炎.幽门螺杆菌在Le 阳性小凹细胞上的附着还刺激抗Le 抗体的产生, 高效价的抗体与表达Le 糖链的膜壁细胞的丧失相关. 由于85 % 的临床分离菌其LPS O抗原含有Le （ 和/ 或Le ） 结构, 因而Le 介导的黏附相关的体液免疫的
26、增强可能产生于LPS 结构对人Le 糖链的分子模拟. Le 小鼠模型的研究显示 自身免疫应答是由细菌表面糖链与胃上皮细胞结合所诱发的, 提示在人慢性萎缩性胃炎中所观察到的膜壁细胞丧失也可能是由幽门螺杆菌感染引起的自身免疫所致. 另一转基因小鼠的研究还发现 NeuAc2, 3Gal1, 4 也能介导幽门螺杆菌黏附于胃上皮细胞, 幽门螺杆菌与NeuAc2, 3Gal1, 4 的结合 同样能增强体液免疫, 在血液中产生高效价的抗Le 抗体. 由于所用的tox176 转基因鼠没有膜壁细胞,并且其它胃上皮细胞也没有Le , 因而该实验是支持幽门螺杆菌LPS 诱发宿主产生体液免疫的直接证据 .# 2. 6
27、 糖链代谢疾病 许多细胞生理功能所必需的蛋白质是糖基化修饰的, 糖基化的不同又常导致蛋白功能的改变. 许 多疾病就与细胞表面糖基化的改变有关. 如由糖基化先天缺损（ congenital defects in glycosylation, CDG） 所引起的临床综合症最初于1980 年发现. 目前已发现至少8 种不同的CDG, 被归纳为CDGI 和CDG II. CDGI 是N糖链合成缺陷, CDGII 是N糖链加工缺陷. 这些疾病引起多系统异常, 中枢神经异常是 主要症状. CDGIc 缺失合成脂连接的N糖链前体末端葡萄糖的葡萄糖基转移酶. 缺乏磷酸甘露糖异 构酶的CDGIb 则可用甘露糖治
28、疗. 最近又发现3 例病人是GDPFuc 转运缺陷, 这些病人缺少中性粒细 胞SLe , 口服岩藻糖（Fuc） 治疗可改善其反复感染 克雅氏病（ CreutzfeldtJa ob disease） 的主要特征是宿主编码的正常磷酸肌醇化糖蛋白在翻译后转化为异常的构象PrP . 有证据表明, 异常的PrP 如果不是唯一的, 也是主要的传染性感染因子或朊病毒发现正常朊病毒（ prion） PrP 和致病性朊病毒PrP 均是糖蛋白, 有相同的52 位N糖基化, 所不同的是在 PrP 中三天线和四天线的结构增加, 这种糖链修饰的变化是由于细胞内N乙酰氨基葡萄糖基转移酶III的活性降低, 该酶活性的降低与
29、疯牛病病因及朊病毒的复制相关. 不同的朊病毒株似乎是由PrP 本身通过特别的PrP 构象和糖基化方式所编码的 . 糖鞘脂（ glycosphingolipid, GSL） 是糖链与脑酰胺（ ceramide, Cer） 共价连接的糖脂, 含唾液酸的糖鞘脂又叫神经节苷脂（ ganglioside） . 糖鞘脂在细胞膜外层呈细胞特异性分布, 与细胞生长、分化、迁移和形态 发生密切相关. 糖鞘脂参与细胞细胞和细胞细胞基质的相互作用及神经系统的发育和功能. 小鼠基因剔除研究表明, 糖鞘脂的合成是发育和分化所必需的, 但体外研究发现阻断糖鞘脂的合成不影响细胞的存活、生长和某些分化. 说明糖鞘脂在胚胎发育
30、的多细胞信号传递中起重要作用. 如半乳糖脑苷脂和硫酸脑苷脂是神经髓鞘形成和维持所必需的, 半乳糖脑苷脂合成酶缺损的转基因鼠不能合成半乳糖脑苷脂和硫酸脑苷脂, 小鼠可存活, 但发生后肢麻痹和震颤.神经节苷脂在中枢神经系统中极为丰富, 在神经发育和分化过程中其表达发生变化, 是成熟中枢神经细胞的主要成分, 与神经细胞的功能有关. 神经节苷脂的核心结构为Gal1, 4GlcCer, 其合成是先在 Golgi 体的胞质面将葡萄糖转移到脑酰胺上, 然后在Golgi 体腔内逐步加上其它的糖并转运到细胞膜上. GM3 （ NeuAc2, 3Gal1, 4GlcCer） 是最先合成的一种神经节苷脂, 随后GM
31、3 可在 1, 4N乙酰氨基半乳 糖基转移酶（ GalNAcT） 的作用下生成GM2 及其它复合型神经节苷脂. 而GM3 在GD3 合成酶（ CMPsialic acid:# GM3 2, 8sialyltransferase） 的作用下形成GD3, 由GD3 可合成 b和c系列的神经节苷脂. GalNAcT 基因剔除小鼠只表达GM3 和GD3, 不能合成复合型神经节苷脂, 该突变小鼠的寿命正常, 且大部分中枢 神经的形态和功能完整, 但随年龄的增长发生与轴突退化相关的异常髓磷脂化作用, 可能是由于缺乏髓 磷脂相关糖蛋白的神经节苷脂配体而导致髓磷脂不稳定, 提示复合型神经节苷脂有长期维持中枢神
32、经 系统的作用. GD3 合成酶缺损小鼠不表达b系列神经节苷脂, 小鼠也未表现出表型的变化;# 但当GD3 合成酶和GalNAcT 同时缺损时, 小鼠只表达GM3, 小鼠会突然死亡, 对由声音刺激的致死性癫痫极其敏 感 神经节苷脂随细胞膜的内吞被溶酶体的糖苷酶降解. 参与神经节苷脂降解的一些溶酶体糖苷酶或 激活因子蛋白的遗传缺陷可导致严重的神经系统疾病, 包括TaySachs、Sandhoff、Gaucher、Fabry 病、GM1 神经节苷脂病、NiemannPic C 和激活因子蛋白缺陷征. 这些糖鞘脂代谢失调是儿童神经退化的主要原 因, 患者细胞（ 特别是神经细胞） 内糖鞘脂大量积累导致
33、神经退化和夭折. 如Gaucher 病就是降解GlcCer 的葡萄糖脑苷脂酶的遗传缺陷病, 可用重组葡萄糖脑苷脂酶（ 商品名为cerezyme） 治疗, 一年的费用约为 20 万美元. 1982 年Radin 最先提出用抑制剂减少糖鞘脂的合成治疗Gaucher 病的观点, 最近, 该治疗策 略在转基因小鼠模型中得到证实, GalNAcT 和N乙酰氨基己糖苷酶B（ hexaminidase B） 基因缺损的小鼠不能合成与降解GM2, 无复合神经节苷脂积累, 与Sandhoff 病（ hexaminidase B 缺陷） 小鼠相比的, 其神经功能更完善、寿命更长. Dwe 等发现用一种葡萄糖基转移酶抑制剂NBDNJ（ Nbutyldeoxynojir imycin） 可阻断GlcCer 的合成, 体外实验表明, NBDNJ 在内质网腔内的浓度很低, 而在胞
