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天然(ran)产物(wu)是动植物(wu)体内的(de)内源性化合(he)物(wu)，其(qi)对生物(wu)的(de)生命活动起着正(zheng)向调节(jie)的(de)功能(neng)。天然(ran)产物(wu)及(ji)其(qi)衍生物(wu)的(de)活性一直是研(yan)究人(ren)员(yuan)在(zai)生物(wu)领域探究的(de)重点，但大多数(shu)天然(ran)产物(wu)离(li)开机体后都会变得不(bu)稳定且活性也会降低，这对研(yan)究造成了不(bu)小(xiao)的(de)阻碍(ai)。
因此，研究人员将天然产物修饰为相应的衍生物，增加其稳定性及活性，以此来揭示天然产物本身活性的秘密。糖类作为一种稳定的天然产物，生物活性却较为单一，限制了其应用的范围。而糖类与其它非糖物质结合形成的新化合物—糖(tang)苷不(bu)仅(jin)保留(liu)了糖(tang)类本身(shen)的(de)性(xing)质(zhi)，更是引入(ru)了更多的(de)生物活性(xing)，提(ti)升了应用价值。
糖(tang)(tang)(tang)是(shi)自然界最为(wei)(wei)丰富的(de)一(yi)种的(de)天然产物(wu)，可分为(wei)(wei)单(dan)糖(tang)(tang)(tang)、寡糖(tang)(tang)(tang)、多(duo)(duo)糖(tang)(tang)(tang)等。糖(tang)(tang)(tang)在(zai)生物(wu)的(de)生命(ming)活(huo)动中不可或缺，是(shi)一(yi)切生命(ming)体维(wei)持生命(ming)活(huo)动所需(xu)能量的(de)主要来(lai)源(yuan)。除了作为(wei)(wei)能源(yuan)物(wu)质以外，糖(tang)(tang)(tang)还(hai)是(shi)大多(duo)(duo)数药物(wu)的(de)活(huo)性成分之一(yi)。糖(tang)对药物的(de)影响(xiang)是(shi)正向(xiang)的(de)，但是(shi)它表(biao)达的(de)活性不(bu)高(gao)且较为单一(yi)，这(zhei)也导致其(qi)市场应(ying)用(yong)价值不(bu)高(gao)，因此(ci)，相(xiang)关研究(jiu)人员对糖(tang)进(jin)行了修饰，得(de)到其(qi)衍(yan)生物—糖(tang)苷化合(he)物。
糖(tang)苷(gan)化合物(wu)是由糖(tang)与另一非糖(tang)物(wu)质通过其端基碳(tan)原子连(lian)接(jie)而成的。不(bu)同于糖(tang)类，糖(tang)苷(gan)化合物(wu)的生理(li)活(huo)性(xing)更为多样，它(ta)在血(xue)管系统(tong)、呼(hu)吸系统(tong)、消化系统(tong)、神经系统(tong)以及抗(kang)菌消炎，增(zeng)强机体免(mian)疫功能、抗(kang)肿瘤等方面(mian)具有不(bu)同的活(huo)性(xing)，具备更多的市场应(ying)用(yong)价值(zhi)。在(zai)植提(ti)产物中，也存在(zai)不(bu)少的(de)糖(tang)苷(gan)化合(he)物，下图(tu)列(lie)举了(le)研究人员较为常用的(de)几个(ge)糖(tang)苷(gan)化合(he)物，通(tong)过对(dui)它们结(jie)构的(de)分析(xi)，可(ke)以(yi)粗略地了(le)解糖(tang)苷(gan)的(de)性质。
部(bu)分糖(tang)苷(gan)化合物(wu)结构
糖苷(gan)化(hua)合物都具有相同的(de)(de)结(jie)(jie)构(gou)(gou)—糖基(ji)，该结(jie)(jie)构(gou)(gou)中存在(zai)多(duo)个-OH基(ji)团，因(yin)此对于一种非糖物质而言，糖基(ji)的(de)(de)引入(ru)一方面(mian)可以(yi)赋予(yu)分子(zi)重要(yao)的(de)(de)性状(zhuang)特(te)征和空(kong)间电子(zi)性质，增加其结(jie)(jie)构(gou)(gou)多(duo)样性；另一方面(mian)，可以(yi)提高药(yao)物分子(zi)的(de)(de)靶(ba)向(xiang)性、改善其代谢的(de)(de)动力学参数并调节分子(zi)的(de)(de)药(yao)理活性。通常经糖苷(gan)化修(xiu)饰作用后，化合物除了结合态的稳(wen)定性(xing)变强(qiang)外，其某(mou)些生(sheng)物活性(xing)也会(hui)发生(sheng)较(jiao)大的改变，诸如(ru)增强(qiang)其药效及靶向作用、降(jiang)低副作用、提高(gao)生(sheng)物利用度等(deng)。在对(dui)一种糖苷化合物了解之前，科学家们(men)通常会对(dui)其进行分(fen)(fen)类(lei)(lei)以便于(yu)研究(jiu)。糖苷化合物的分(fen)(fen)类(lei)(lei)方法也(ye)有很多种[1]：（ⅰ）根据在生(sheng)物体内存在的形式，可分(fen)为原生(sheng)苷和次生(sheng)苷；（ⅱ）根据糖(tang)基(ji)的个(ge)数，可分(fen)为单糖(tang)苷、双糖(tang)苷、三(san)糖(tang)苷等；（ⅲ）根(gen)据糖链(lian)的数目，可分为单糖链(lian)苷、双(shuang)糖链(lian)苷等；（ⅳ）根据非糖(tang)物质的部(bu)分(fen)，可分(fen)为黄酮(tong)苷(gan)、香豆素苷(gan)、蒽醌苷(gan)等。除(chu)了上述(shu)方法以外，还有一种较为(wei)常见(jian)的(de)分类，是根(gen)据非糖物(wu)质(zhi)与糖基连接的原(yuan)子(zi)，将糖苷分为氧苷、硫苷、氮苷、碳苷等(deng)。
氧(yang)苷(gan)(gan)(gan)(gan)是(shi)糖与非糖物(wu)(wu)质通过(guo)氧(yang)原子(zi)相连，这是(shi)最为(wei)常见的一种(zhong)糖苷(gan)(gan)(gan)(gan)。根(gen)据非糖物(wu)(wu)质的种(zhong)类，氧(yang)苷(gan)(gan)(gan)(gan)又可(ke)分为(wei)醇(chun)苷(gan)(gan)(gan)(gan)、酚苷(gan)(gan)(gan)(gan)、氰(qing)苷(gan)(gan)(gan)(gan)、酯苷(gan)(gan)(gan)(gan)、吲哚苷(gan)(gan)(gan)(gan)等，高原地区较为(wei)人熟知的红景天苷(gan)(gan)(gan)(gan)就(jiu)属(shu)于醇(chun)苷(gan)(gan)(gan)(gan)这一种(zhong)类。2.硫苷
硫苷(gan)是非糖物质通过巯基(ji)所形成的一(yi)种糖苷(gan)，如在(zai)(zai)萝卜、西蓝花(hua)中广(guang)泛存在(zai)(zai)的萝卜硫苷(gan)就是硫苷(gan)的一(yi)种。
氮苷是非糖物质通过氮原子相连形成的一种糖苷，与其(qi)他糖苷不同(tong)，氮苷是(shi)利用核糖与其它(ta)非(fei)糖物(wu)质结合而成，其结构中糖基部分通常为五(wu)元环(huan)。氮苷(gan)在(zai)生物化学(xue)领域具(ju)有重要的(de)作用，如鸟苷(gan)这类化合物，就是组(zu)成DNA的(de)重要原料之(zhi)一(yi)。
碳苷是非(fei)糖(tang)物质通过碳原子(zi)相连形成的一(yi)种(zhong)糖(tang)苷，其通常为酚(fen)性化合物，具有溶解度小、难水解的特点，如葛根素等。
糖苷化(hua)合物(wu)广泛存在于植物(wu)体内，利用植提技术就可以获得。但(dan)植提存在操作(zuo)技术困难(nan)、提取率低等问题(ti)，因此，研(yan)究人员获得糖苷化(hua)合物(wu)通常采用化(hua)学合成的方法[2]。Koenigs-Knorr法是由Koenigs、Knorr等研究人员于1901年建立。该法是以溴代糖或氯代糖为糖基供体，在银、汞等重金属离子的活化下，与受体发生糖苷化反应。这一方法至今仍被广泛(fan)使用(yong)，优点在于简(jian)便(bian)、成熟，但(dan)也存在原(yuan)料稳定(ding)性差(cha)、反应产率(lv)低等问题。Fischer糖(tang)苷化法是德国化学家Fischer在(zai)1893-1895年期间发(fa)现的。该法利用了酸性催化剂，将小分子糖与醇反应生成糖苷，是一种比较经济的糖苷化合物合成方法。这一方法优点在于原料稳定、经济(ji)，但是反应结束(shu)后会(hui)产生(sheng)大量废水，易对环(huan)境造成污染。
三氯(lv)乙酰亚胺酯法是Schmidt于1980年发现的，也称Schmidt法。该法是在碱的催化下，部分保护的糖和三氯乙腈加成得到三氯乙酰亚胺酯，然后再在Lewis酸催化剂的作用下反应生成糖苷。 这一方(fang)法反应条件温和、应用(yong)范围广、合(he)成(cheng)(cheng)的糖(tang)苷产率较高，因此被称为最有价值的糖(tang)苷合(he)成(cheng)(cheng)方(fang)法。
除了化学合成(cheng)以外，糖苷化合物还可以利用生物合成的方法获得，通常是(shi)非糖(tang)物质(zhi)在酶的催化作用下(xia)被其它离(li)子或基团取代，再在同一处将糖(tang)基转移上去(qu)。其大致过程可以用下图表示。糖基转移酶催化(hua)(hua)天然产物糖苷(gan)化(hua)(hua)过程[3]酶是生(sheng)物(wu)合成过程(cheng)中不可或(huo)缺的(de)，这种用于催化糖苷化反应的(de)酶通(tong)常来源于植物(wu)的(de)本(ben)身，还(hai)有一些特殊(shu)的(de)酶也可以从(cong)细菌、病毒等微生(sheng)物(wu)体(ti)内(nei)找到。从糖苷化反应的(de)过程(cheng)可以看出，用(yong)到的(de)酶并不是单一(yi)的(de)，每一(yi)种酶都有自己的(de)专一(yi)性(xing)，因此，研(yan)究人员通(tong)常会将酶按照一定的(de)特(te)性进行分类，以便(bian)识(shi)别利用。糖苷化酶也不(bu)例外(wai)，也可(ke)以按照一些(xie)因(yin)素进行(xing)分类[4]，如：
（ⅰ）根据催化的底物(wu)不同(tong)，可分为氧糖苷(gan)(gan)化酶、硫糖苷(gan)(gan)化酶、氮糖苷(gan)(gan)化酶、碳(tan)糖苷(gan)(gan)化酶等；（ⅱ）根据分(fen)子(zi)空间结构的不同，可以分(fen)为GT-A和GT-B两(liang)个酶(mei)的超家族；（ⅲ）根据(ju)催(cui)化反应机制，可以分为保留型和转化型酶(mei)；（ⅳ）根(gen)据基(ji)因(yin)序列(lie)、分子(zi)特(te)异性等综合因(yin)素，酶还可以被划分为111个(ge)家族(zu)。在被划(hua)分的111个家族(zu)中(zhong)，以UDP一葡萄糖为(wei)底(di)物的糖苷化酶(mei)家族最(zui)为(wei)庞大，被称为(wei)UGT家族。UGT家族糖苷化酶的空间结构为GT-B型，催化机制通常表现为转化型。UGT家族(zu)中最常用(yong)的(de)糖苷(gan)化酶(mei)非UGTs酶(mei)莫属，一(yi)些常见的糖苷化反应都离不开(kai)UGTs酶的催化作用，比如高(gao)原(yuan)植物红景(jing)(jing)天(tian)体内红景(jing)(jing)天(tian)苷的(de)形成。在红景(jing)(jing)天(tian)体内，UGTs酶会催化(hua)酪(lao)醇发生(sheng)糖苷化(hua)反(fan)应(ying)，生(sheng)成具(ju)有多种生(sheng)理活性的(de)红景(jing)(jing)天(tian)苷。
虽(sui)然酪醇本身具有(you)一定的(de)生(sheng)(sheng)理(li)活性，但(dan)其活性较低、生(sheng)(sheng)物利用(yong)度(du)不高(gao)(gao)也是令研(yan)究人员十分头疼的(de)问题，而(er)红景天(tian)苷的(de)出现(xian)则展(zhan)示了糖苷类化合(he)物的(de)优势所在。研(yan)究人员不仅发(fa)现(xian)红景天(tian)苷具有(you)提高(gao)(gao)机(ji)(ji)体(ti)免疫(yi)力、改善(shan)人体(ti)造血机(ji)(ji)能、抗(kang)缺氧、抗(kang)衰老、抗(kang)肿瘤、抗(kang)疲(pi)劳、降(jiang)血糖、抗(kang)病毒、抗(kang)放射(she)、保护心脑血管等多(duo)种功(gong)能活性，还发(fa)现(xian)了红景天(tian)苷的(de)生(sheng)(sheng)物利用(yong)度(du)远高(gao)(gao)于酪醇，更适合(he)用(yong)于药物的(de)生(sheng)(sheng)产。
糖苷(gan)化是对天然产(chan)物进(jin)行修饰生成糖苷(gan)化合(he)物的(de)有(you)效途径(jing)之一，它可以改善天然产(chan)物的(de)稳(wen)定性、生理活性等，提高天然产(chan)物的(de)生物利用度(du)。目(mu)前已知获取糖苷(gan)化合(he)物的(de)技术(shu)中，植提最为常(chang)见，但(dan)是技术(shu)难度(du)最高，产(chan)率较低；化学(xue)合(he)成虽(sui)然提升了糖苷(gan)的(de)产(chan)率，但(dan)其存在的(de)高污(wu)染、高成本等问题也不容忽视(shi)；反观生物合成这(zhei)一(yi)(yi)技术(shu)，它(ta)不(bu)仅能够(gou)解(jie)决植提技术(shu)存在(zai)的(de)高难度、低(di)产率(lv)的(de)问题，也不(bu)会像化学合成一(yi)(yi)样(yang)对(dui)环境造成污染。
现今(jin)生物(wu)(wu)技(ji)术(shu)存在的(de)(de)(de)问题在于酶(mei)的(de)(de)(de)本身，因为酶(mei)对反应的(de)(de)(de)条件(jian)要求非(fei)常苛刻，需要满足合适的(de)(de)(de)温度、酸碱(jian)度等条件(jian)，因此生物(wu)(wu)酶(mei)技(ji)术(shu)的(de)(de)(de)应用(yong)不如化学(xue)合成那么广泛(fan)，但(dan)随(sui)着科学(xue)技(ji)术(shu)的(de)(de)(de)发展(zhan)，相信这(zhei)种高效(xiao)的(de)(de)(de)技(ji)术(shu)一定(ding)能够运用(yong)到糖(tang)苷(gan)类(lei)化合物(wu)(wu)的(de)(de)(de)生产中，利(li)用(yong)天然(ran)(ran)技(ji)术(shu)生产、修饰(shi)天然(ran)(ran)产物(wu)(wu)是(shi)每(mei)一个生物(wu)(wu)领域工作者的(de)(de)(de)目(mu)标。
（文(wen)章(zhang)内容源于相(xiang)关研究资料的整理，若(ruo)有不足(zu)之处，欢迎指正）
[1] //wenku.baidu.com/view/8e49e0e5571252d380eb6294dd88d0d232d43c7e.html
[2] 李志伟(wei). 糖(tang)苷衍生物的合成方法(fa)研究(jiu)[D]. 河北大(da)学, 2007.
[3] 江(jiang)灵敏. 酪醇的羟基化与糖基化研究[D].湖(hu)南(nan)中医(yi)药大学,2019.
[4] //www.cazy.org/GlycosylTransferases.html
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