固态核磁共振解析灵芝细胞壁多糖的分子构象与动态网络

本研究针对灵芝(Ganoderma lucidum)细胞壁多糖(GLPs)的天然构象解析难题，采用固态核磁共振(ssNMR)技术首次揭示了其分层动态结构：刚性核心由β-1,3-葡聚糖(74%)与几丁质(22%)构成力学骨架，外层富含β-1,4-葡聚糖等柔性多糖，通过39种分子间接触形成自适应网络。该发现为真菌多糖的构效关系研究提供了原子级分辨率模型，对药用多糖的定向开发具有重要指导意义。

　　

灵芝作为传统药用真菌，其多糖成分(GLPs)具有显著的免疫调节和抗衰老活性，但长期以来，这些生物大分子在细胞壁中的天然排列方式如同"黑箱"。现有提取方法往往破坏多糖构象，而X射线衍射等技术难以解析复杂混合物。这种认知空白严重制约了药用多糖的精准开发。

江西中医药大学联合广西科研团队在《Carbohydrate Polymers》发表的研究，首次采用固态核磁共振(ssNMR)这一"分子显微镜"，在原子尺度揭示了灵芝细胞壁的动态架构。研究团队通过交叉极化(CP)和直接极化(DP)双模式¹³C NMR，结合质子驱动自旋扩散(PDSD)技术，构建了多糖分子的空间互作图谱。

Preparation of Ganoderma lucidum mycelia
采用¹³C₆-葡萄糖和¹⁵N₂-硫酸铵标记的灵芝菌丝体，通过固态培养获得天然构象保持的细胞壁样本。

1D ¹³C NMR maps Ganoderma lucidum cell wall polysaccharide distributions
刚性组分检测显示β-1,3-葡聚糖C1信号(104 ppm)与几丁质N-乙酰基(175 ppm)特征峰，而DP谱检测到α-1,3-葡聚糖(100.8 ppm)等柔性组分。

Conclusion and perspectives
研究揭示细胞壁存在"刚柔并济"的双层结构：内层β-1,3-葡聚糖与几丁质通过氢键形成抗压网络(74%:22%)，外层动态多糖层(含阿拉伯糖等)负责环境响应。特别发现几丁质链间存在7?间距的纳米级有序排列，而壳聚糖(4%)的纳秒级运动特性暗示其作为"分子铰链"的功能。

该研究突破了传统多糖解析的技术瓶颈，提出的"力学骨架-动态包膜"模型为理解真菌细胞壁的机械性能与生物活性关系提供了新范式。发现的β-1,3-葡聚糖-几丁质互作靶点，为抗真菌药物设计和功能性多糖材料开发提供了精确的分子蓝图。研究采用的ssNMR策略更开创了天然产物复杂体系原位解析的新路径。