基于现代仪器分析与分子模拟的黑灵芝多糖高级结构及其免疫调节活性构效关系研究体系的构建

Polysaccharide is an important kind of biological macromolecule which possesses wide biological activities and pharmacological effects. The research on advanced structure and structure-activity relationship of polysaccharide has become one of the most attracting research works in recent years. This program is based on our previous work to purify a high purity polysaccharide from Ganoderma atrum, which is a famous traditional Chinese medicine. The aim is to analyze the solid three dimension (3D) structure of purified polysaccharide by X-ray fiber diffraction and atom force microscope (AFM) combined with molecular simulation technique, while the solution conformation is detected by light scattering, viscosity and circular dichroism (CD) with macromolecule diluted solution theory. The method for the advanced structure analysis is established by a new thought of combination of solid 3D structure and solution conformation. At last, the computer simulation technique is used to evaluate the relationship between structure and immunoregulation activity. The relationship model established by computer simulation is verified by activity experiments in vivo and in vitro to construct a computer simulation system for the study of structure-activity relationship of polysaccharide from Ganoderma atrum. This program will provide theory basis and technique supports for the advanced structure analysis and structure-activity relationship study of polysaccharide compounds. In addition, the instruction of structure-activity relationship for polysaccharide from Ganoderma atrum will promote the effective exploit of Ganoderma atrum resource.

多糖是一类重要的生物信息大分子，具有广泛的生物活性和药理作用，近年来，关于活性多糖高级结构和构效关系的研究已成为多糖类化合物研究中极具吸引力的方向之一。本项目拟在课题组前期工作已经从黑灵芝中分离获得高纯度黑灵芝多糖并解析其一级结构的基础上，采用X-射线纤维衍射和原子力显微镜(AFM)，结合分子模拟技术分析其固态三维结构，采用光散射、粘度以及圆二色谱，结合高分子稀溶液理论，分析其溶液构象特征，以固态三维结构和溶液立体构象相结合的新思路建立黑灵芝多糖高级结构研究的方法；在此基础上，采用计算机模拟与体外活性实验相结合的方法分析黑灵芝多糖结构与免疫调节活性间的关系，构建黑灵芝多糖构效关系研究的计算机模拟研究体系。本项目的完成将为多糖类化合物的高级结构和构效关系研究提供理论依据和技术支持，具有良好的科学性和原创性。

多糖是一类重要的生物信息大分子，具有广泛的生物活性和药理作用，近年来，关于活性多糖高级结构和构效关系的研究已成为多糖类化合物研究中极具吸引力的方向之一。在课题组前期工作基础上，本项目围绕基于现代仪器分析与分子模拟的黑灵芝多糖高级结构及其免疫调节活性构效关系的研究目标，进行了一系列具有创新性的研究工作。首先通过体内和体外系统性研究，揭示了TLR4是黑灵芝水溶性多糖PSG-1调节巨噬细胞、脾淋巴细胞免疫功能作用的一类重要受体。在此基础上，为了深入探讨结构-功效关系，进一步阐述了源自黑灵芝多糖PSG-1的典型结构代表PSG-1-F0.2组分精细结构特征及其高级空间结构，然后利用分子模拟技术实现了黑灵芝多糖PSG-1-F0.2构象特征及其与TLR4受体相互作用的计算机模拟，表明长的β-(1,6)-葡聚糖侧链和糖醛酸侧链对黑灵芝多糖的构象及其与TLR4受体起着重要作用。此外，考虑到研究的系统性和完整性，开展了黑灵芝高活性、高纯度多糖制备关键技术及其基于免疫调节活性构效关系探索的系列研究，显示黑灵芝多糖PSG良好的抗氧化活性主要归功于交联在多糖上的酚类和蛋白，而其免疫活性主要富集在酸性多糖组分（F0.2和F0.5），其中酸性的β-(1,3; 1,6)-葡聚糖成分对免疫活性的发挥起到关键作用。本课题在研究成果及其人才培养方面均取得了较好成绩，荣获江西省自然科学一等奖1项、江西省优秀博士学位论文1人次，1人新当选国际食品科学院Fellow，发表9篇学术论文（其中SCI论文5篇）。通过全体成员的努力，本项目取得了良好预期研究成果，构建了一套基于现代仪器分析与分子模拟的黑灵芝多糖高级结构及其免疫调节活性构效关系研究体系，圆满完成了研究目标和任务。