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在动物界中广泛表达的半乳糖凝集素家族成员具有两个典型特征:保守的氨基酸序列(一段由约135个氨基酸构成的糖识别结构域)和对β-半乳糖特异的亲和力。它们在调节细胞增殖、凋亡、黏附以及信号识别中发挥重要作用。半乳糖凝集素-13(PP13)为原型半乳糖凝集素,高度表达于胎盘的合胞体滋养层细胞中。母体怀孕期间,Galectin-13在血清中的浓度可作为预测HELLP综合征和先兆子痫的重要指标。野生型Galectin-13的晶体结构的解析及生化实验的结果均显示它不能与乳糖相互作用,天然配体尚未发现。因此本文定点诱变了可能导致Gal-13不能结合乳糖的氨基酸残基,重新设计了野生型Gal-13的糖结合位点,形成六种突变体,从而研究它们是否能够与乳糖分子结合。同时本文致力于研究Gal-13六种突变体蛋白的活性、结构、与糖配体的亲和力以及在HeLa细胞中的分布情况。具体研究内容和结果如下:首先构建六种定点突变体的pET28a重组质粒,将其转化至感受态细胞Ecoli BL21(DE3)中,经IPTG诱导表达、Ni-NTA亲和层析后得到了高纯度的突变体蛋白。突变体蛋白在与野生型Gal-13相同的条件下结晶后,能够解析其中三种突变体(R53HH57R、R53HH57RD33G、R53HR55NH57RD33G)的晶体结构。这三种突变体中具有相同的两个突变(R53至H、H57至R)并且都能够结合乳糖分子,表明这两个氨基酸残基对于其结合乳糖至关重要。此外,R53H和R53HR55N的晶体结构显示它们可以与Tris分子共结晶。其次通过血细胞凝集实验对突变体蛋白的生物活性进行功能评估,结果显示六种突变体均能够诱导红细胞凝集,除突变体R53HH57R比野生型表现出更高的生物活性外,其它变体具有与野生型Gal-13相似的活性,这表明Gal-13配体结合位点内的突变并没有显著改变突变体的活性。但是在与配体相互作用的研究中,高浓度的乳糖和蔗糖(200 mM)均不能抑制凝集,也不能与乳糖修饰的Sepharose CL-6B结合。这与晶体学的结果相反,推测可能由于Gal-13诱导红细胞凝集是未知配体强烈地结合后乳糖不能有效抑制所致,实际的原因需要进一步探究。最后,细胞转染的结果显示EGFP标记的野生型Gal-13及其突变体主要集中在HeLa细胞的细胞核并且可能与丝状材料共定位,根据已有的报道推测该丝状材料可能为annexin II,而这种结合可能与Gal-13具有特殊的胎盘止血和免疫功能相关。综上所述,本文证明了Gal-13不能天然地结合乳糖。尽管与其它半乳糖凝集素相比,Gal-13的一级结构、三级结构和四级结构是保守的,但是Gal-13似乎不是半乳糖凝集素。到目前为止,尚未发现Gal-13的天然配体,除了与先兆子痫有关外,Gal-13的分子功能仍然未知。进一步的研究应集中于鉴定Gal-13的生理配体并确定Gal-13是否参与调节基因的复制和转录,而这些问题的解决将有助于治疗先兆子痫。