2022年5月5日，中國科學院昆明植物研究所和云南農業大學在International Journal of Biological Macromolecules（IF=6.953））雜志上在線發表了題為“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”的研究論文。該文章研究了齒瓣石斛多糖的免疫調節和抗腫瘤活性，發現他的生物學和化學性質與其表面形態和鏈構象密切相關，而這些都受到不同制造工藝的影響。采用掃描電鏡(SEM)觀察了所有樣品的表面形貌特征，探討分離純化對樣品微觀結構的影響。結果表明，齒瓣石斛多糖在功能材料中具有很高的應用潛力。

研究材料

齒瓣石斛

DDP-1：純化后的齒瓣石斛多糖

研究結果

1.1齒瓣石斛DDP-1的提取和純化

水提醇沉后得到粗多糖（圖1A），含有三個峰，去蛋白后得到2個峰（圖1B），通過透析去除小分子（圖1C），再過柱純化（圖1D），經凝膠峰可得組分DDP-1（圖1E）。通過凝膠色譜和紫外可得，DDP-1的組分單一無核酸和蛋白（圖1FG）。以干料質量為基準，DDP-1的產率為11.2%。

圖1.DDP-1的提取和純化過程

1.2 分子量、單糖組成和甲基化

DDP-1的分子質量為1.17 × 10^{5 Da，與其他的齒瓣石斛多糖的分子量有所區別（圖2A）。通過氣相色譜分析了DDP-1的單糖組成，結果發現，他是一種由甘露糖(圖2B)組成的同多糖。}

目前還沒有齒瓣石斛多糖的甲基化結果報道。DDP-1由Manp-(1→和→4)- Manp-(1→)組成(表1)，比例是1:26。

圖2.DDP-1的單糖和分子量結果

表1.DDP-1的甲基化結果

1.3 DDP-1的精細結構解析

為了進一步確定DDP-1的結構特征，利用紅外和核磁進行解析。通過紅外光譜結果（圖3A），DDP-1具有多糖特有的特征峰，1D NMR譜結果也同樣驗證了紅外光譜的結果（圖3B）。

圖3.DDP-1的紅外結果以及1D NMR譜圖

根據前面的結果，→4)-β-d-manp-(1→是含量最高的一個糖殘基，記作M。通過TCOSY、COSY以及HSQC獲得M的所有位置的化學位移（表2）.對于殘基→4)-2-O-acetyl-β-D-Manp-(1 →（記作M2），→4)-3-O-acetyl-β-D-Manp-(1→（M3），Manp-(1→（Mt）同理可得（圖4）。通過HMBC譜得到各個殘基之間的關系，并獲得DDP-1的糖鏈（圖5）。結果表明，DDP-1的精細結構與其他石斛多糖不同。

圖4.DDP-1的2D NMR

圖5.DDP-1的糖鏈

表2.DDP-1的殘基化學位移歸屬

1.4純化工藝對DDP-1微結構的影響

乙?；事毒厶潜粡V泛應用于生物醫學材料中，這與其微觀結構密切相關。為了探究純化工藝對DDP-1微結構的影響，不同純化工藝下的樣品圖像如圖6所示。從整體上看，DDP-1表面致密且交聯，而經膜過濾和DEAE52純化的樣品表面疏松且交聯程度較低。DDP-1的微觀結構有利于其與其他物質的相互作用，表明其可用于親水性高分子材料。

圖6.DDP-1的SEM。(A)粗多糖，(B)乙醇沉淀，

(C)膜過濾，(D) DEAE52， (E, F) DDP-1 (2 KX和10 KX)

1.5 DDP-1的生物學活性

為探明DDP-1的生物活性，體外測定了DDP-1的免疫調節和抗癌活性。在免疫調節方面，DDP-1能夠促進THP-1巨噬細胞分泌TNF-α和IL-6的產生，但對IL-6的刺激低于TNF-α。此外，與LPS處理相比，DDP-1表現出較慢和較弱的免疫應答，表明DDP-1作為一種免疫刺激物具有顯著的免疫調節活性（圖7A-B）。

圖8. DDP-1的免疫調節作用。(a) TNF -α， (b) IL-6

研究了不同濃度的DDP-1的抗癌活性。結果表明，多糖處理的細胞對HepG2以及女性乳腺癌細胞株 (MCF- 7)的生長抑制率顯著增加，且呈劑量依賴性，強于陽性對照(圖8A-B)。對于A431和H1975，與對照處理相比，DDP-1處理對腫瘤細胞活力的影響不顯著(圖8C和D)。

圖9. DDP-1的抗癌活性

研究結論

目前，相關研究主要集中在齒瓣石斛的小分子和粗多糖方面。作者從石斛莖中分離到主要水溶性多糖DDP-1，經鑒定為不同于其他石斛多糖的均多糖(1→4)-β-D-acemannan。此外，免疫調節和抗腫瘤活性評價表明，除具有免疫調節活性外，對肝癌和乳腺癌細胞有正向作用，對人表皮樣癌A431和人肺腺癌1975細胞有負向作用。該項研究和已發表的文獻可以看出(1→4)- β- d -乙酰化甘露聚糖是一種具有保健功能和藥物開發功能的關鍵生物分子。對DDP-1的構效關系及免疫調節和抗腫瘤作用機制的進一步研究值得進行?？紤]到DDP-1在材料上的潛在應用前景，目前正在進行DDP-1在水凝膠中的應用研究。

三黍項目推薦