text: 汉诺糖百科 | 寄生虫感染中的聚糖
  寄生原生动物和蠕虫合成的聚糖的结构通常与脊椎动物不同，因此通常具有抗原性。寄生虫也表达参与宿主入侵和寄生的聚糖结合蛋白（GBPs）。作为疾病过程的一部分，寄生虫聚糖可以触发宿主的先天免疫系统，从而诱导适应性免疫反应。寄生虫病是一种生物体（寄生虫）以某种方式以牺牲宿主为代价生存的情况。寄生虫感染了全世界数百万人，并造成了巨大的痛苦和死亡，尤其是在欠发达国家（表1）。与其他类型的感染（如细菌或病毒）一样，寄生虫GBP与宿主糖原相互作用，寄生虫聚糖与宿主GBP和抗体相互作用。因此，对寄生虫糖生物学和生物化学的研究可以为降低疾病发病率和死亡率提供治疗方法。此外，对生物体分子病理学的研究，如进化为欺骗和破坏宿主免疫系统的寄生虫，为人类先天和适应性免疫反应的调节提供了新的见解。大多数寄生虫病分为两类：由原生生物（单细胞生物，表2）和蠕虫（蠕虫/后生动物，表3）引起的。原生生物寄生虫的主要类别包括疟原虫（引起疟疾）、溶组织内阿米巴（引起阿米巴病）、利什曼原虫（引起利什曼病），和锥虫病（引起昏睡病和恰加斯病）。寄生虫包括吸虫（如曼氏血吸虫，引起血吸虫病）、线虫（如蛔虫）和绦虫或绦虫（如猪带绦虫，引起带绦虫病）。蠕虫相对于宿主细胞来说非常大。因此，大多数蠕虫生活在宿主的细胞外空间，并进化出各种感染和保护策略。糖缀合物在大多数主要寄生虫的生命周期和病理学中都很重要。例如，许多寄生原生动物和蠕虫已经发展出靶向宿主GBP或聚糖的特别机制，以促进寄生，并逃避宿主免疫反应。表3. 哺乳动物的一些主要寄生蠕虫。疟疾是由疟原虫引起的，尤其是人类的恶性疟原虫。疟疾寄生虫的生命周期很复杂，在雌性按蚊载体的有性繁殖阶段和哺乳动物组织（肝细胞和红细胞）和血液的无性繁殖阶段之间交替（图1）。寄生虫和宿主之间的细胞-细胞相互作用对每个阶段的成功完成至关重要。图1. 恶性疟原虫的生命周期。接种到血液中后，子孢子的主要环孢子蛋白（CSP）与肝细胞表面的硫酸乙酰肝素（HS）相互作用，从而在哺乳动物宿主中进行入侵和首次复制。与来自其他器官的类似糖胺聚糖相比，肝脏HS具有异常高的硫酸化程度，这表明疟原虫选择性靶向肝细胞的基础。在酵母中制备的红细胞前CSP的重组形式是目前正在世界范围内实施的RTS，S疫苗的组成部分。有趣的是，CSP的T细胞表位是O-岩藻糖基化的，但重组酵母衍生的蛋白质不是O-岩藻糖基化的。疟原虫裂殖子在离开肝脏时，利用多种配体-受体相互作用侵入宿主红细胞。裂殖子蛋白，如红细胞结合样蛋白（EBL）（表4），对红细胞表面唾液酸残基的依赖性各不相同，在红细胞侵袭中发挥重要作用。糖蛋白是红细胞上主要的含唾液酸的糖蛋白。EBL蛋白EBA-175（红细胞结合抗原-175）识别附着在糖蛋白A上的唾液酸化O-聚糖簇，特别是在携带11个O-聚糖的30个氨基酸区域内。红细胞的去唾液酸化排除了某些恶性疟原虫菌株的相互作用，缺乏糖蛋白A或B的个体对入侵具有抵抗。一些恶性疟原虫菌株可以从唾液酸依赖性入侵可逆地转变为唾液酸非依赖性入侵，这对疟疾寄生虫的疫苗设计具有重要意义。妊娠相关疟疾是造成痛苦的主要原因，当感染恶性疟原虫的红细胞被隔离在孕妇的胎盘中时就会发生。寄生虫表达VAR2CSA蛋白，该蛋白以非常高的特异性和亲和力（K～15 nM）介导受感染的红细胞与胎盘硫酸软骨素A（CSA）的粘附，促进寄生虫感染和侵袭。裂殖子从受感染的红细胞中脱落，释放出游离的糖基磷脂酰肌醇（GPIs），这是导致疟疾发病的主要毒力因素。恶性疟原虫GPI模拟宿主GPI并激活宿主GPI相关的信号通路。GPIs可以激活宿主巨噬细胞，主要通过Toll样受体-2信号传导，导致炎症细胞因子的产生和细胞粘附分子的上调，如内皮细胞中的E-选择素。这些GPI抗体可以中和其作用，减轻疾病的病理学，而不受直接感染。此外，恶性疟原虫基因组编码许多参与N-糖基化、O-糖基化（O-岩藻糖基化）和C-甘露糖基化的酶。N-聚糖被截短，通常只含有一个壳聚糖核心GlcNAcβ1-4GlcNAcβ-Asn，甘露糖大量存在于GPI锚中。还有证据表明，疟原虫可能表达许多不寻常的糖缀合物，如含半乳糖和葡萄糖的糖蛋白以及含葡萄糖的糖脂。锥虫由吸血采采蝇传播的非洲锥虫（布氏锥虫）是牛纳加纳病和人类昏睡病的病原体。这些生物的一个显著特征是它们能够在宿主血液中进行细胞外生存，在宿主的血液中它们不断暴露于免疫系统。宿主免疫反应的逃避取决于“抗原变异”，这是一种高度进化的生存策略，依赖于锥虫体表面GPI锚定的糖蛋白（VSG）的结构变异（图2）。VSG是二聚体蛋白，由两个55 kDa的单体组成，每个单体携带N-连接的高甘露糖型聚糖，这些聚糖构成致密糖萼的主要成分。当寄生虫在宿主血液中繁殖时，宿主产生的免疫反应仅对表达特定VSG的锥虫种群有效。已经转换为替代VSG外壳（在1000个不同的VSG基因中编码）的锥虫体逃脱了免疫破坏。图2. 布鲁氏锥虫原环和异环主要表面糖缀合物的示意图。在舌蝇的肠道内，锥虫体用称为前环素的酸性糖蛋白取代其整个VSG外壳（图2）。这些GPI锚定的蛋白质形成致密的糖萼，由从膜上突出的聚阴离子多肽重复结构域组成。不寻常的特征是存在单一类型的N-聚糖（Man5GlcNAc2）和GPI锚定物，这些锚定物被支链聚N-乙酰基乳糖胺[Galβ1-4GlcNAc]N聚糖修饰。末端的β-半乳糖可以被一种寄生反式唾液酸酶用α2-3连接的唾液酸取代，该酶将唾液酸从宿主糖缀合物转移到寄生虫表面。这种唾液酸化可以保护昆虫肠道中的寄生虫，并可能损害人体免疫系统。在寄生虫中，编码反唾液酸酶的基因只在原生动物锥虫属中发现，并出现在布鲁氏锥虫和克鲁兹锥虫中。有趣的是，也有证据表明某些细菌和人类血清中存在反唾液酸酶活性，但这些研究远没有得到很好的进展。克鲁兹锥虫是南美锥虫病（Chagas disease，或称南美锥虫症）的病原体，由重叠虫传播。克鲁兹锥虫有一层致密的糖基肌醇磷脂（GIPL）和粘蛋白，它们突出在GIPL层上方（图3）。GIPL含有与其他GPI锚相同的基本结构，只是它们被Gal、GlcNAc和宿主衍生的唾液酸全面取代。粘蛋白含有大量O-聚糖，由丝氨酸或苏氨酸连接的αGlcNAc组成，延伸有一到五个Gal残基（包括Gal），这些残基可以被反式唾液酸酶用唾液酸取代。对于克鲁兹锥虫来说，唾液酸化被认为可以降低寄生虫对哺乳动物血液中通常存在的抗α-Gal抗体的易感性。图3. 克鲁兹锥虫主要表面糖缀合物的示意图。克氏锥虫还表达脂肽膦聚糖（LPPG），这是寄生虫昆虫阶段的主要表面聚糖（图3）。根据生命周期阶段的不同，LPPG由肌醇磷酸神经酰胺锚定的聚糖或烷基酰基磷脂酰肌醇锚定的多糖组成，包括非乙酰化葡糖胺、甘露糖、呋喃半乳糖和2-氨基乙基膦酸盐（2-AEP）。哺乳动物细胞中缺乏神经酰胺锚定物和呋喃半乳糖，这表明化疗药物的开发具有潜在的靶点。利什曼原虫、溶组织内阿米巴、血吸虫等其他寄生虫将在下一期继续介绍。原文：Richard D. Cummings, Cornelis H. Hokke, and Stuart M. Haslam. Chapter 43Parasitic Infections. Essentials of Glycobiology [Internet]. 4th edition. Varki A, Cummings RD, Esko JD, et al., editors. Cold Spring Harbor (NY): Cold Spring Harbor Laboratory Press; 2022.汉诺生物科技Hanol 订阅号特推出“糖百科”专题，向您传递糖科学（糖生物、糖合成、糖分析）和糖工程领域研究和应用信息。热忱欢迎糖科学和糖工程领域专家和同行赐稿。汉诺生物科技（苏州）有限公司率先突破糖链结构解析技术，主要致力于蛋白质糖基化和其他翻译后修饰位点和结构特异质谱分析技术和产品研发、生产销售和测试服务。公司拥有最新发展水平的糖蛋白质谱分析仪器、技术、工具和平台；配置有 Thermo Scientific Orbitrap Exploris 480 质谱仪、生物药质谱数据解析软件工具 BioPharma Finder、汉诺糖基化结构特异搜索引擎 gPeptide等关键仪器与工具，为您的糖蛋白·质谱研究保驾护航。苏州市高新区竹园路209号1号楼0512-66650185,18662643248tech@hanol.com.cn（技术咨询）https://www.hanol.com.cn汉诺生物公众号汉诺生物微信