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希望各位老师能够提些意见,如果有相关方向研究的老师,希望能够给予一些专业上的建议,先谢谢大家了!
在研究生期间参与《水酶法提取玉米皮多糖及其结构组成和生物活性的研究》课题的研究使我对天然功能性产物的开发研究,特别是植物多糖的研究有了很深的了解,并打下坚实的基础,同时这也为攻博期间进一步研究相关课题奠定了基石。
在博士期间计划继续在老师的指导下学习多糖的提取、分离纯化、结构鉴定及生物活性研究的相关实验技能和分析技术,并希望在多糖的构效研究有新的探索和新的收获。利用实验室的设施与条件开展相关的科学研究,并重点研究多糖结构和生物活性之间的关系以及其社会效益。
多糖是生物体内除蛋白质和核酸外又一类重要的生物大分子,随着蛋白质和核酸研究的深入,多糖参与组织细胞功能活性机制的阐明以及多糖的药用价值的显现,包括免疫调节和抗肿瘤的生理功能,使得多糖的相关研究已经成为食品,生命科学和临床医学界研究的热点。药用多糖的研究始于20世纪60年代,日本科学家千元昊郎首先从香菇中分离出具有β-葡聚糖结构的抗肿瘤多糖,其抗肿瘤效果引起了多糖研究的“井喷”。目前,多糖研究工作者已经从天然产中分离出上百种具有不同生理活性的多糖。寻找具有特殊生理活性的多糖已经成为多糖研究中的热点方向之一。国际国内也举行多次会议:“糖生物学和糖生物工程的前景”、“糖缀合物与人类健康”等会议对糖生物学、糖化学和糖工程领域内的基础研究和应用研究的方法和进展进行了交流和探讨。特别是2001年《Science》杂志汇编的7篇综述和6篇简介组成的“糖和糖生物学”专题,以及2007年4月26日《Nature》杂志发表了1篇社论和7篇综述组成的“Glycochemistry&Glycobiology”主题,预示着多糖的研究出现在科学的前沿,21世纪将是多糖生命科学的时代!
目前,国内外对多糖的研究多集中在提取、分离纯化上,很少对多糖的构效关系进行深入研究。随着多糖研究的深入,在多糖的提取和分离纯化上的技术已经很成熟,多糖的提取方法不外乎以下几种:(1)化学法,包括热水浸提、稀酸浸提、稀碱浸提和稀盐浸提等,不同的方法对最终的提取物有影响,应根据原料特性和预期的结果来选择提取方法;(2)物理法,包括利用超声波或微波技术;(3)生物法,包括酶法(包括淀粉酶、蛋白酶、木聚糖酶和纤维素酶等)和微生物发酵法;再者就是根据原料特性三种方法两两联用或同时使用。
多糖的分离纯化方面的技术,现在也日渐成熟。包括利用多糖分子的体积大小和溶解度不同的分级沉淀法(季铵盐法、硫酸盐法、金属络合物法和有机溶剂法)、利用分子筛和带电荷的性质的柱色谱法(Sephadex、Saphrose、Bio gel等凝胶柱色谱和阴离子型DEAE-纤维素或DEAE-Sephadex等离子交换柱色谱)、利用分子大小差异的透析、超滤和超速离心(超滤膜和透析袋等)、利用带电荷不同的区带电泳法(聚丙烯酰胺凝胶电泳和醋酸纤维素膜电泳等)。对于多糖分离纯化,我有一个自己的思路,现表述如下:在确定目标多糖的前提下,利用特定吸附剂或包埋剂对目标多糖进行吸附或包埋,然后分离吸附物或包埋物,再通过特定的技术手段使吸附剂或包埋剂分离,得到目标多糖,这样,与柱层析相比,可以大大提高纯化效率,增加多糖产率。
当前,完整的多糖结构研究包括初级结构和高级结构的分析,多糖结构的分析方法包括物理法(高效液相色谱法、气相色谱法、红外光谱法、核磁共振谱法和质谱分析法等)、化学法(如酸水解、高碘酸氧化、Smith降解、碱降解、甲基化反应等)和生物法(酶化学法和免疫法),由此可以得到多糖各种结构组成和性质;多糖的生物活性研究包括抗氧化、抗肿瘤、免疫调节、降血压、降血脂、抗病毒等重要生理活性研究。
多糖的生物活性和其链结构及构象密切相关,只有弄清楚多糖链分子在溶液中的构象才能深入了解多糖的生物活性和构效关系。多糖的结构也如同蛋白质和核酸一样分为初级结构和高级结构,但是其结构远比蛋白质和核酸复杂得多。明确多糖在溶液中的空间结构和构象对于研究多糖的生物活性有重要的作用。目前,限制多糖研究进展的因素包括:多糖溶液构象和晶体研究、生物活性机理,功效因子、量效和构效的关系仍不够明确,如果在此方面进行突破,借助现代新技术,将单一功效为主的单个多糖加工成为具有多个功能的复合多糖,必将推动多糖研究向前发展和提高多糖的应用前景。另外,多糖构效研究的重要意义在于:(1)通过多糖结构研究,可以摆脱长期以来依靠蛋白质理论体系和结构表征技术的进步来推动多糖结构表征方法这一被动局面;(2)分子生物学的进步,为进一步在细胞和分子水平研究多糖调控和识别机制提供条件,从而有力推动糖链调控的分析研究。
博士在读期间,希望能够集中在多糖的构效研究上,现将具体的研究思路与观点陈述如下:
(1) 查阅国内外文献,选择合适的试验原材料,通过前期预处理得到均一多糖;
(2) 对纯化多糖的主要结构进行初步研究,包括用紫外扫描分析、红外光谱分析、气相色谱分析、液相色谱分析、质谱分析和核磁共振谱法等分析手段;
(3) 研究纯化多糖的相关生物活性,包括体外抗氧化、体外(内)抗肿瘤、免疫调节等生理活性;
(4) 对纯多糖进行各种结构修饰,预期分别得到部分酸水解、果胶酶解、蛋白酶解、高碘酸钠氧化、金属络合及不同取代度的硫酸酯化、乙酰化、羧甲基化多糖的衍生物,利用化学及光谱分析法研究这些多糖衍生物的结构和性质,并对修饰前后多糖体外抗氧化、体外(内)抗肿瘤、免疫调节等生理活性进行比较,探讨多糖构效关系。
(5) 对纯化多糖及修饰多糖抗肿瘤或免疫调节的机制进行深入研究,试图在细胞及分子水平(DNA片段化、mRNA表达水平、蛋白表达水平、细胞周期变化、细胞药物外排功能和AV双染等)和动物水平(小鼠灌胃进行抗肿瘤研究)研究多糖作用机制。
攻博阶段研究思路及技术路线图
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