决定你的血型;与病毒对抗的新“武器”;携带的信息量超过蛋白质、核酸和脂肪携带信息量的总和,它是参与人类生老病死每个过程的生物大分子——糖。
糖和蛋白质、核酸、脂类是构成生命体的4种生物大分子。糖参与了人的发育及生老病死的每一个生命过程,就连人的血型也由糖决定。
不过百年来,糖的研究一度被人冷落,今年新冠病毒引发全球疫情,再度令糖的重要性浮出水面。“在人类与病毒旷日持久的战争中,一种新的‘武器’正在研发使用中,这就是糖生物学。”近日召开的世界顶尖科学家论坛上,糖生物学创始人、英国政府首席病毒科学家雷蒙德·德威克教授如是说。
比蛋白质和核酸携带更多信息
“如果生物学研究是一张桌子,糖生物学好比桌上的一只杯子。但实际上整个生物学领域都和糖有关联。”接受科技日报记者采访时,国内糖生物学家、上海交通大学教授张延这样描述糖生物学的重要地位。
糖结构的多样性使它携带的信息量远超蛋白质、核酸与脂肪携带信息量的总和。不过,受制于糖结构的复杂性和研究方法的局限性,人们对糖的研究与认知远落后于核酸、蛋白质。
诚如《糖组学手册》主要作者理查德·库明斯所言,“二十世纪的糖生物学家们如同在地狱中开展研究。”张延2011年为本书中文版作序时却写道,“二十一世纪的糖生物学家是快乐的。”
让科学家们又爱又恨的糖,究竟是怎样一种物质?知名糖化学专家、北京大学药学院副院长叶新山教授对科技日报记者表示,糖是动物、植物和微生物等生命体必不可少的一类物质,主要有单糖、双糖、寡糖和多糖。食物中最常见的单糖是葡萄糖,它提供生命体最基本的能量。淀粉则是一种多糖,它能降解为葡萄糖。
“值得关注的是,人体细胞50%以上的蛋白质披着一件‘糖衣’,以糖蛋白的形式存在和发挥作用。”叶新山强调,人们越来越认识到,生命科学的许多问题不只是蛋白质水平上的问题,更是糖蛋白水平上的问题。
“糖生物学是生命科学中不可或缺的研究分支,其研究范围涵盖了基因水平、蛋白水平、细胞生物学和个体生理病理的研究,是一个多学科交叉的前沿学科。”张延解释道,糖生物学研究回答人体的糖链(多糖或聚糖)在细胞的什么地方、怎样形成;从分子水平揭示它的结构、它和什么分子结合并蕴含了怎样的信息;又如何发挥生物学功能等问题。
叶新山认为,蛋白质和核酸研究发展很快,人们对生命的认识和理解想再向前一步,还需对糖类