一文了解伴刀豆球蛋白A (Concanavalin A)

凝集素是一類非免疫來源的carbohydrate結合蛋白，可以特異性識別carbohydrate部分并可逆地結合carbohydrate，具有凝集細胞或沉淀多糖和糖綴合物的能力。根據進化關系和分子結構，植物凝集素可分為7個不同的家族，即豆科植物凝集素、幾丁質結合凝集素、II型核糖體失活蛋白和相關凝集素、GNA相關凝集素、Jacalin相關凝集素、Amarathin凝集素家族和葫蘆科韌皮凝集素。

豆科植物凝集素家族是凝集素家族的一員，主要存在于豆科植物的種子中。盡管豆科植物凝集素的氨基酸序列和三級結構表現出顯著的相似性，但它們的四級結構是不同的。刀豆球蛋白A (ConA)作為該家族最著名的代表，因其多種生物學效應而日益受到關注。ConA的歷史始于1916年從刀豆中分離出的研究。

ConA（ConcanavalinA）是1936年第一個被純化結晶的豆科植物凝集素（來源于C. ensiformis (Jack bean) 圖1），后來在1972年，ConA的一級結構和三維結構被解析。ConA的單體被稱為“jelly roll"基序，它由兩個反平行的βsheets、一個彎曲的七股“front β sheet"和一個平的六股“back β sheet"片組成，五股“roof β sheet"片被認為依次連接前后sheets。大多數豆類凝集素與ConA具有相似的單體結構。ConA的二聚體被稱為“典型的豆科植物凝集素二聚體",它包括以反向平行和并排的方式排列兩個back sheets。ConA的兩個并排的二聚體背對背連接，形成ConA的四聚體(圖2)。ConA在pH 5.5以上以四聚體形式存在，而在pH 5.5以下以二聚體形式存在。

圖1. Concanavalin A來源于C. ensiformis (Jack bean) 植物

圖2. A）ConA monomer,  B) ConA dimer, C) ConA tetramer with mannose, glucose and metal ions.

1936年ConA的研究首-次證明凝集素是carbohydrate-binding蛋白，ConA對甘露糖(mannose)和葡萄糖(glucose)具有特異性。Con A識別在許多血清和膜糖蛋白中作為“核心寡糖"一部分存在的α-連接甘露糖。ConA和glucose之間的結合活性依賴于Ca2+和過渡離子的同時存在，并且第一個描述的具有金屬結合位點的豆科植物凝集素就是是ConA。直到1985年進行了ConA的分子克隆和生物合成。

植物凝集素Con A被用作有絲分裂原（mitogen）來誘導淋巴細胞分裂以進行核型分析。凝集素通過與細胞受體表面的糖綴合物結合，觸發多種涉及不同信號轉導途徑的反應最終導致細胞增殖。Con A誘導人類白細胞分裂濃度達10ug/150萬個細胞。

同時凝集素Con A具有激活抑制細胞的能力，1972年Dutton在對小鼠淋巴細胞的研究中報道了除了在脾臟暴露于Con A后能良好誘導T細胞增殖之外，輔助細胞和抑制細胞的活動都被觸發。Con A激活能夠幫助B細胞對胸腺依賴性抗原作出反應的細胞。Con A也可以激活T細胞亞群，使其對許多同種異體的正常和惡性細胞具有細胞毒性。雖然對Con A的反應是非特異性的，但免疫調節性T細胞機制被這種絲裂原激活，能激活的細胞抑制B和T細胞反應。

ConA除了對免疫細胞的刺激作用之外，也有研究關注ConA的抗腫瘤活性，包括誘導凋亡和自噬的特性，并進一步討論ConA的臨床前研究。隨著植物凝集素在多種腫瘤細胞中誘導抗增殖活性的分子機制逐漸被闡明，也許植物凝集素將成為未來腫瘤治療中潛在的抗腫瘤藥物。

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