摘要

糖原是一种随机支化的葡萄糖聚合物，在生物体中提供能量储存。它形成小的 β 颗粒，在动物体内结合形成复合 α 颗粒，从而更好地释放葡萄糖。模拟表明 β 粒径仅受糖原生物合成酶的活性和大小以及聚合物链的大小控制。因此，储存更多的葡萄糖需要形成更多的 β 粒子，预计有时会形成 α 粒子。细菌中没有 α 粒子的报道，但提取技术可能导致降解。对大肠杆菌使用温和的糖原提取技术，透射电子显微镜和尺寸排阻色谱显示 α 粒子，与 α 粒子形成的这一假设一致。尽管代谢过程非常不同，但分子密度和大小分布显示出与动物糖原的相似性。这些一般的聚合物限制使得任何需要储存然后释放葡萄糖的生物体都将具有相似的 α 和 β 粒子结构：一种趋同进化。

结论

本研究比较了四种糖原提取方法（TCA-HW、TCA-CW、KOH-HW 和 SGDU-CW）的糖原产量和结构降解。最低限度的降解对于研究天然糖原的特性至关重要。最小降解的标准是 SEC 全分子重量分布 w(log Rh) 显示更多的大分子，并且脱支链的 CLD 显示最多的长链；虽然预计苛刻的提取技术会产生更多的糖原，但可能会更多地降解。 SGDU-CW 最好地保留了细菌糖原的分子结构。 SEC 重量分布表明存在来自 SGDU-CW 的脆弱且稳定的糖原 α 颗粒，这一推论得到了 TEM 的支持。根据 SEC 结果和分子密度分布结果的综合分析，由于 ACL 较长，建议脆弱且致密的 α 粒子由嵌入蛋白质的大而致密的 β 粒子组成。相比之下，稳定的轻 α 粒子被假定为包含小的紧凑 β 粒子，由于短的 ACL 在表面结合有蛋白质，这有助于 β 粒子的强结合和 α 粒子的稳定性。
任何需要储存和在后期使用的生物体中都存在 α 粒子，从理论上推断出葡萄糖，这是由于 β 粒子的平均大小受一般聚合物要求而不是生物系统的任何特殊性限制。支持这一推论，这里首次在细菌中发现了 α 粒子。两种完全不同的生物体中糖原结构的相似性是因为“聚合物-物理-化学”控制可能会在任何需要储存和逐渐释放葡萄糖的系统中进化：一种趋同进化。脆弱和稳定α粒子共存的发现为细菌糖原研究开辟了一个新方向，例如葡萄糖浓度如何影响糖原结构，细菌生命不同阶段糖原储存和结构如何变化，以及哪些蛋白质负责形成和细菌中α粒子的脆性。这不仅可以阐明细菌代谢和生理学，还可以增加对健康和糖尿病肝组织中糖原稳定性和脆性的理解，这对人类健康具有直接重要性。