行业动态

2022年5月5日，中国科学院昆明植物研究所和云南农业大学在International Journal of Biological Macromolecules（IF=6.953））杂志上在线发表了题为“Structural characterization and biological evaluation of a new O-acetyl-1,4-linked-β-D-mannan possessed potential application in hydrophilic polymer materials from Dendrobium devonianum”的研究论文。该文章研究了齿瓣石斛多糖的免疫调节和抗肿瘤活性，发现他的生物学和化学性质与其表面形态和链构象密切相关，而这些都受到不同制造工艺的影响。采用扫描电镜(SEM)观察了所有样品的表面形貌特征，探讨分离纯化对样品微观结构的影响。结果表明，齿瓣石斛多糖在功能材料中具有很高的应用潜力。

研究材料

齿瓣石斛

DDP-1：纯化后的齿瓣石斛多糖

研究结果

1.1齿瓣石斛DDP-1的提取和纯化

水提醇沉后得到粗多糖（图1A），含有三个峰，去蛋白后得到2个峰（图1B），通过透析去除小分子（图1C），再过柱纯化（图1D），经凝胶峰可得组分DDP-1（图1E）。通过凝胶色谱和紫外可得，DDP-1的组分单一无核酸和蛋白（图1FG）。以干料质量为基准，DDP-1的产率为11.2%。

图1.DDP-1的提取和纯化过程

1.2 分子量、单糖组成和甲基化

DDP-1的分子质量为1.17 × 10^{5 Da，与其他的齿瓣石斛多糖的分子量有所区别（图2A）。通过气相色谱分析了DDP-1的单糖组成，结果发现，他是一种由甘露糖(图2B)组成的同多糖。}

目前还没有齿瓣石斛多糖的甲基化结果报道。DDP-1由Manp-(1→和→4)- Manp-(1→)组成(表1)，比例是1:26。

图2.DDP-1的单糖和分子量结果

表1.DDP-1的甲基化结果

1.3 DDP-1的精细结构解析

为了进一步确定DDP-1的结构特征，利用红外和核磁进行解析。通过红外光谱结果（图3A），DDP-1具有多糖特有的特征峰，1D NMR谱结果也同样验证了红外光谱的结果（图3B）。

图3.DDP-1的红外结果以及1D NMR谱图

根据前面的结果，→4)-β-d-manp-(1→是含量最高的一个糖残基，记作M。通过TCOSY、COSY以及HSQC获得M的所有位置的化学位移（表2）.对于残基→4)-2-O-acetyl-β-D-Manp-(1 →（记作M2），→4)-3-O-acetyl-β-D-Manp-(1→（M3），Manp-(1→（Mt）同理可得（图4）。通过HMBC谱得到各个残基之间的关系，并获得DDP-1的糖链（图5）。结果表明，DDP-1的精细结构与其他石斛多糖不同。

图4.DDP-1的2D NMR

图5.DDP-1的糖链

表2.DDP-1的残基化学位移归属

1.4纯化工艺对DDP-1微结构的影响

乙酰化甘露聚糖被广泛应用于生物医学材料中，这与其微观结构密切相关。为了探究纯化工艺对DDP-1微结构的影响，不同纯化工艺下的样品图像如图6所示。从整体上看，DDP-1表面致密且交联，而经膜过滤和DEAE52纯化的样品表面疏松且交联程度较低。DDP-1的微观结构有利于其与其他物质的相互作用，表明其可用于亲水性高分子材料。

图6.DDP-1的SEM。(A)粗多糖，(B)乙醇沉淀，

(C)膜过滤，(D) DEAE52， (E, F) DDP-1 (2 KX和10 KX)

1.5 DDP-1的生物学活性

为探明DDP-1的生物活性，体外测定了DDP-1的免疫调节和抗癌活性。在免疫调节方面，DDP-1能够促进THP-1巨噬细胞分泌TNF-α和IL-6的产生，但对IL-6的刺激低于TNF-α。此外，与LPS处理相比，DDP-1表现出较慢和较弱的免疫应答，表明DDP-1作为一种免疫刺激物具有显著的免疫调节活性（图7A-B）。

图8. DDP-1的免疫调节作用。(a) TNF -α， (b) IL-6

研究了不同浓度的DDP-1的抗癌活性。结果表明，多糖处理的细胞对HepG2以及女性乳腺癌细胞株 (MCF- 7)的生长抑制率显著增加，且呈剂量依赖性，强于阳性对照(图8A-B)。对于A431和H1975，与对照处理相比，DDP-1处理对肿瘤细胞活力的影响不显著(图8C和D)。

图9. DDP-1的抗癌活性

研究结论

目前，相关研究主要集中在齿瓣石斛的小分子和粗多糖方面。作者从石斛茎中分离到主要水溶性多糖DDP-1，经鉴定为不同于其他石斛多糖的均多糖(1→4)-β-D-acemannan。此外，免疫调节和抗肿瘤活性评价表明，除具有免疫调节活性外，对肝癌和乳腺癌细胞有正向作用，对人表皮样癌A431和人肺腺癌1975细胞有负向作用。该项研究和已发表的文献可以看出(1→4)- β- d -乙酰化甘露聚糖是一种具有保健功能和药物开发功能的关键生物分子。对DDP-1的构效关系及免疫调节和抗肿瘤作用机制的进一步研究值得进行。考虑到DDP-1在材料上的潜在应用前景，目前正在进行DDP-1在水凝胶中的应用研究。

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