蒙特利爾大學化學系的研究人員發明了一種創新的螢光探針，用於分析糖和蛋白質這兩種對生命至關重要的生物大分子之間的相互作用。Samy Cecioni 教授和他的學生們的研究成果最近發表在歐洲著名期刊《Angewandte Chemie》上，為廣泛的應用打開了大門。

糖在我們的生活中無處不在，幾乎存在於我們吃的所有食物中。但這些簡單碳水化合物的重要性遠不止於美味的甜點。糖對生物體內幾乎所有的生物過程都至關重要，天然存在的糖分子種類繁多。

Cecioni說：”構成生物體的所有細胞都覆蓋著一層稱為糖的糖基分子。因此，糖幾乎處於所有生理過程的第一線，在維持健康和預防疾病方面發揮著根本性的作用” 。

“鎖和鑰匙”圖。資料來源：塞西奧尼實驗室

他補充說：”長期以來，科學家們認為細胞表面的複雜醣類只是一種裝飾。但我們現在知道，這些糖與許多其他類型的分子相互作用，特別是與凝集素–一個龐大的蛋白質家族有著相互作用。”

與醣類一樣，凝集素也存在於所有生物體中。這些蛋白質具有獨特的辨識能力，能暫時附著在醣類上。這種相互作用發生在許多生物過程中，例如在感染引發的免疫反應過程中。

最近，凝集素引起了人們的廣泛關注。這是因為科學家發現，凝集素”黏附”在醣類上的現像在許多疾病的出現中起著關鍵作用。

塞喬尼說：「我們對糖和凝集素之間的相互作用研究得越多，就越能認識到它們在疾病過程中的重要性。研究表明，細菌在我們的肺部定植、病毒入侵我們的細胞，甚至癌細胞欺騙我們的免疫系統，使其誤以為自己是健康細胞，都與這種相互作用有關。”

難以檢測……直到現在

關於糖和凝集素之間的相互作用是如何展開的謎題仍有許多缺失，因為它們很難研究。這是因為這些交互作用是瞬時的、微弱的，因此檢測是一項真正的挑戰。

塞西奧尼的兩名學生，碩士研究生塞西爾-布施（Cécile Bousch）和博士研究生布蘭登-弗勒茲（Brandon Vreulz）想到了用光來檢測這些交互作用。三位研究人員開始著手製造一種化學探針，能夠”凍結”糖和凝集素之間的相遇，並透過螢光使其可見。

糖和凝集素之間的相互作用可以用”鎖和鑰匙”的關係來描述，其中”鑰匙”是糖，”鎖”是凝集素。化學家們已經創造出了能夠阻斷這種”鎖與鑰匙”相互作用的分子，現在可以準確地識別出哪些糖與凝集素結合，這對人類健康具有重大意義。

Cecioni 解釋說：”我們的想法是用髮色團（一種賦予分子顏色的化學物質）標記糖分子。這種髮色團實際上具有螢光性，這意味著如果糖與凝集素的結合被有效捕獲，它就會發出螢光。科學家們就可以研究這些相互作用的內在機制以及可能產生的干擾”。

塞西奧尼和他的學生相信，他們的技術可以用於其他類型的分子。他們甚至有可能控制新產生的螢光標記探針的顏色。

透過將分子間的相互作用可視化，這項發現為研究人員提供了研究生物相互作用的寶貴新工具，其中許多相互作用對人類健康至關重要。