基于人类凝集素仿生的糖链分析探针开发：解码宿主-微生物互作的新工具

本研究针对人类可溶性凝集素(soluble lectins)在宿主-微生物互作中的识别机制不明问题，开发了10种糖链分析探针(GAPs)，通过细菌/哺乳动物糖芯片、黏蛋白结合实验等技术，揭示了MBL、SP-D等凝集素对微生物特异性糖链的识别规律，为慢性疾病和菌群失调诊断提供了新策略。

　　

在人体与微生物的复杂博弈中，糖链如同加密的分子密码，而凝集素(lectins)则是宿主破译这些密码的关键"解码器"。尽管已知人类可溶性凝集素能识别微生物表面糖链并参与先天免疫，但大多数凝集素的具体识别机制仍如"黑箱"——它们究竟偏好哪些特殊糖链？如何区分病原体与共生菌？这些问题的答案对于理解感染防御、慢性炎症和菌群平衡至关重要。传统植物凝集因无法覆盖微生物糖链的惊人多样性（如含KO/KDO等非哺乳动物单糖），亟需开发更精准的检测工具。

美国麻省理工学院的研究团队在《Glycobiology》发表突破性研究，通过工程化改造人类可溶性凝集素，构建了10种新型糖链分析探针(Glycan Analysis Probes, GAPs)，首次系统揭示了MBL、SP-D等关键凝集素对微生物糖链的识别"指纹"。研究人员采用原核/真核双表达系统保证蛋白正确折叠，结合细菌糖芯片(含300+种微生物多糖)和哺乳动物糖芯片进行交叉验证，通过流式细胞术分析健康/IBD患者粪便菌群结合特征，并创新性地将GAPs应用于黏蛋白结合和组织染色研究。

结果解析

代表性凝集素的GAP开发
针对C型(如MBL)、S型(如Galectin-3/4/8)、五聚素类(如CRP)等结构各异的凝集素，设计含Strep-II标签或生物素化修饰的CRD(糖识别域)构建体。通过动态光散射(DLS)证实H-ficolin GAP能形成天然多聚体，纳米差示扫描荧光法(nDSF)显示ΔN-SP-D的T_m达66.3°C，验证了重组蛋白稳定性。

糖芯片揭示交叉反应谱
细菌糖芯片显示：MBL和ΔN-SP-D优先结合含KO/KDO的耶尔森菌LPS；Galectin-3/4/8则识别含colitose的O抗原；CRP特异性结合肺炎链球菌荚膜多糖(CPS)。哺乳动物糖芯片证实Galectin对乳糖胺(LacNAc)的强亲和力，凸显GAPs区分宿主/微生物糖链的能力。

黏蛋白结合的组织特异性
ZG16P-GAP通过氧化敏感的O-糖链与肠道黏蛋白MUC2结合，而Galectin-4/8更易结合呼吸道黏蛋白MUC5AC/MUC5B。Galectin-3-FITC GAP成功标记小鼠肠道杯状细胞分泌的黏液层，为黏膜屏障研究提供可视化工具。

菌群结合的特征解析
流式分析显示：肠道ZG16P-GAP比口腔ZG16B-GAP更易结合粪便菌群；CL-K1在IBD样本中结合率提升2-3%；CRP能识别20%的粪便菌群亚群，而PTX3几乎无结合，表明不同凝集素在健康/疾病状态下的差异化识别。

这项研究构建了首个系统性的人类凝集素-糖链互作解码平台。GAPs不仅揭示了MBL等凝集素对病原体特征糖链(如肺炎链球菌CPS)的精准识别机制，更通过ZG16P等组织特异性凝集素的发现，阐明了"局部防御"的分子基础。技术层面，将SML(分选酶介导连接)标记与糖芯片、流式分选结合，实现了从分子识别到群体分析的跨越。在IBD菌群分析中展现的诊断潜力，为开发基于糖链的微生物标记物奠定基础。未来通过扩大糖芯片多样性（如增加共生菌多糖）和结合人工智能预测，GAPs或将成为破解宿主-微生物"糖密码"的通用密钥。