破译生命“糖密码”：曾运雄教授团队在糖质结构生物学领域取得系统性突破

  糖质与核酸、蛋白质、脂质并列为生命体四大核心生物大分子，是支撑生命活动的重要物质基础。由于结构复杂、微观不均一性强、解析难度大，糖质长期被视作生命科学领域的生物“暗物质”。

  长期以来，学界对糖质的认知多局限于能量供给、细胞结构支撑等基础功能。糖质的空间结构规律、分子组装特征以及深层生命调控机制，始终难以得到系统、完整的揭示。

  近年来，国内糖质结构生物学研究持续推进。以曾运雄教授团队为代表的科研力量，在天然糖质原位结构解析、糖基化功能基序挖掘、糖质高级组装理论构建等方向取得多项原创性成果。团队同步推进基础研究落地应用，构建起从基础理论、核心技术到民生转化的完整创新链条。

  一、百年研究难题：亟待解析的糖质生命机制

  糖质广泛分布于动植物与微生物的细胞表面及细胞外基质，参与细胞识别、免疫调节、信号传导、微生物侵染等多项基础生命过程，与炎症、肿瘤、代谢性疾病、感染性疾病的发生发展密切相关。

  人类ABO血型分型、流感病毒对宿主细胞的识别结合等经典生理、病理过程，均以生物体表特异性糖链结构为分子基础，是糖质调控生命活动的典型体现。

  相较于核酸、蛋白质具备可预测的模板化合成规则，糖质依靠非模板化机制合成。其单糖种类繁多、糖苷键连接方式多样、分支结构复杂、化学修饰丰富，结构异质性极强。

  受限于上述特征，传统X射线晶体学、核磁共振等技术难以适配糖质研究需求。糖质不易形成稳定晶体，结构信号重叠度高，导致精细结构识别困难。

  长期以来，糖质结构与生物学功能的对应关系难以精准界定，一定程度制约了糖生物学、精准医疗、新型疫苗研发等领域的发展，是生命科学领域长期存在的重要技术瓶颈。

  二、技术体系创新：建立天然糖质高精度解析方法

  冷冻电镜技术的迭代升级，为生理环境下的生物大分子原位结构解析提供了重要技术支撑，也推动糖质研究进入高分辨结构生物学时代。

  针对天然糖质稳定性弱、易降解、样本丰度低、结构捕捉难度大等行业共性问题，曾运雄教授团队建立**“酷寻（CryoSeek）”结构先行发现策略**。

  该技术体系依托冷冻电镜原位成像平台，结合人工智能图像识别算法，简化复杂的体外纯化步骤，可在近生理条件下直接捕获天然糖质完整空间构象，有效提升低丰度、复杂糖质结构的识别效率与解析精度，形成适配天然活性糖质研究的专用技术范式。

  依托自研技术体系，团队实现0.2纳米分辨率天然糖质三维结构解析。该精度可清晰区分不同单糖亚型，精准定位糖苷键连接位点、空间分支排布方式，以及乙酰化、甲基化、硫酸化等关键化学修饰位点，还原天然状态下糖质的真实空间结构，为阐释糖质结构与功能的构效关系提供高精度结构数据支撑。

  三、学术认知更新：明确糖质独立高级组装能力

  过往主流生物学观点认为，生物高级有序结构的组装主要依赖蛋白质骨架支撑，糖质多作为蛋白质的修饰基团存在，一般不具备独立组装与独立功能调控能力。

  曾运雄教授团队的系列研究成果，补充并完善了现有学术认知。

  团队通过原位冷冻电镜解析，获得无蛋白质骨架参与的纯糖生命纤维完整三维结构。研究证实，在生理条件下，糖质分子可自主完成高级有序组装，具备独立构建空间结构、承载生物信息、参与生理调控的能力。该成果完善了糖质自主组装机制的相关理论，填补该方向研究空白。

  在结构研究基础上，团队鉴定得到AND新型非经典N-糖基化功能基序。经跨物种进化分析与病理模型验证，该基序在多种高致病性微生物中具备较高保守性，与病原体侵染机制、致病效应密切相关，可为疾病靶点筛选、抗感染药物及疫苗研发提供新的研究方向。

  针对糖质介导的大分子互作规律，团队系统提出糖质缝合、糖质桥、糖质岛三类高级组装理论模型。模型体系阐明，糖质不仅承担结构支撑作用，还可通过特异性空间构象介导蛋白质、脂质等大分子聚集组装，参与并调控细胞信号通路传导，进一步完善了糖质的功能理论框架。

  四、民生应用转化：依托糖质机制优化膳食干预方案

  基础研究的价值可通过产业落地与民生应用实现转化。围绕大众餐后血糖平稳管理的健康需求，曾运雄教授团队基于糖质构效关系研究成果，推行药食同源植物原料的机制优化与工艺升级。

  团队研发的金丝皇菊桑叶复合植物发酵液，依托两类原料的天然活性机制构建协同调理体系。其中，桑叶所含1-脱氧野尻霉素（DNJ）可抑制肠道糖苷酶活性，减缓碳水化合物分解与葡萄糖吸收速率;金丝皇菊富含木犀草素等黄酮成分，可辅助调节糖代谢水平、改善胰岛素敏感性。

  针对传统植物原料活性成分溶出率低、利用率有限等短板，团队采用微生物协同酶解发酵工艺对原料进行精细化改性。经工艺优化后，产品核心活性成分显著提升，DNJ含量提升115.12%，总黄酮含量提升80%以上。

  该产品属于膳食调理类产品，适用于关注餐后血糖平稳的人群，可作为长期日常辅助调理方案使用，不具备药物治疗功效。

  五、全链条创新布局：构建基础研究到产业应用体系

  经过系统性研究积累，曾运雄教授团队在糖质结构生物学领域，形成了“理论创新—技术自研—产业转化”的完整研究体系。

  在基础研究层面，团队完成纯糖纤维结构解析、亚纳米级天然糖质结构观测、新型糖基化基序鉴定，搭建糖质高级组装理论模型，丰富了国内糖结构生物学的理论体系。

  在技术创新层面，团队创建了适配天然糖质的冷冻电镜解析策略，优化低丰度复杂糖质识别流程，为行业开展原位糖质结构研究提供新的技术路径。

  在成果转化层面，团队将糖质结构与代谢调控理论，落地应用于药食同源植物精准发酵与复配开发，推动前沿结构生物学研究向大健康民生产业延伸，为功能性食品科学化研发提供参考案例。

  业内专家表示，该团队系列成果完善了国内纯糖自主组装、高精度糖质解析领域的研究体系，形成具备自主特色的糖质结构生物学研究范式。伴随技术体系持续成熟，糖质结构研究有望在精准诊疗、疫苗创新、代谢疾病干预、生物材料开发等领域持续拓展应用空间。

  基础研究是科技创新的源头。国内科研力量持续深耕糖质结构生物学前沿领域，不断完善生命大分子结构与功能理论体系，稳步推进科研成果服务社会民生，持续释放基础科学研究的应用价值与社会价值。