综述: 糖基转移酶超家族在肿瘤转移中的作用

蛋白质的糖基化修饰主要包括N-连接糖基化、O-连接糖基化和糖基磷脂酰肌醇锚定连接．与核酸和蛋白质不同,糖链的合成过程并不遵循传统的基因信息传递的中心法则,主要由一系列催化糖苷键形成的糖基转移酶完成．异常糖基化修饰被认为与恶性肿瘤的发生发展和临床预后密切相关．研究表明,糖基转移酶的表达及其糖链结构的异常可通过调节肿瘤细胞与细胞外基质的相互作用,继而影响肿瘤转移的关键步骤,如上皮间质转化(E-钙黏着蛋白、N-钙黏着蛋白)、细胞的移动性(整合素β1和α5)、侵袭(基质金属蛋白酶MMPs)、浸润(唾液酸化Lewis抗原sLeX和sLeA)．本文主要就唾液酰基转移酶、岩藻糖基转移酶和N-乙酰氨基葡萄糖转移酶等三大糖基转移酶家族的结构和生物学功能及其在肿瘤转移中的作用作一综述,以期为肿瘤转移的预测和诊断提供新思路．     

糖组学在乳腺癌中的研究进展

乳腺癌仍是备受关注的世界性健康问题,在女性人群中有较高的发病率和致死率.蛋白质的糖基化修饰是一种重要的翻译后修饰,糖基化的改变已被证明与生物学过程密切相关.异常表达的糖链是肿瘤细胞的主要特征之一,对肿瘤的发生、发展,特别是癌细胞的浸润、转移起重要作用.本文从参与调节肿瘤细胞代谢,破坏细胞间黏着,在循环系统中维持肿瘤细胞活性、增强癌细胞与血管内皮细胞黏着及促进血管生成等方面系统阐述了O-连接型N-乙酰葡糖胺、唾液酸化的Lewis抗原、黏蛋白型O-聚糖及包含多聚N-乙酰乳糖胺的β1-6GlcNAc分支型N-糖链等几种异常表达糖链在肿瘤细胞浸润、转移过程中的作用.最后,本文从糖组学角度讨论了与肿瘤相关的异常表达的糖链、糖蛋白、糖基转移酶及针对糖抗原的抗体在乳腺癌临床中的应用前景.     

疾病及发育中多肽:N-乙酰氨基半乳糖转移酶ppGalNAc-T的重要性

蛋白质的O-GalNAc糖基化是生物体内广泛存在的一种重要的蛋白质翻译后修饰,参与了众多生命活动过程。多肽:N-乙酰氨基半乳糖转移酶(ppGalNAc-T酶)是调控蛋白质O-GalNAc糖基化修饰的起始糖基转移酶,它催化N-乙酰氨基半乳糖(GalNAc)共价结合到蛋白质丝氨酸或苏氨酸的侧链羟基上,形成Tn糖链抗原结构。人体内ppGalNAc-T酶家族共有20个成员,各成员在不同的组织和细胞中的表达具有时空特异性,同时对其修饰的底物蛋白存在选择性。ppGalNAc-T酶的异常表达与组织器官发育,以及肿瘤、家族性钙质沉积、冠心病、阿尔兹海默症、先天性心脏病等复杂性疾病的发生发展密切相关。该文总结了近年来关于ppGalNAc-T酶在组织器官发育过程以及复杂性疾病发生发展中的研究概况,为深入理解ppGalNAc-T酶和O-糖基化的功能及其生物学意义提供参考。     

疾病及发育中多肽:N-乙酰氨基半乳糖转移酶ppGalNAc-T的重要性

蛋白质的O-GalNAc糖基化是生物体内广泛存在的一种重要的蛋白质翻译后修饰,参与了众多生命活动过程。多肽:N-乙酰氨基半乳糖转移酶(ppGalNAc-T酶)是调控蛋白质O-GalNAc糖基化修饰的起始糖基转移酶,它催化N-乙酰氨基半乳糖(GalNAc)共价结合到蛋白质丝氨酸或苏氨酸的侧链羟基上,形成Tn糖链抗原结构。人体内ppGalNAc-T酶家族共有20个成员,各成员在不同的组织和细胞中的表达具有时空特异性,同时对其修饰的底物蛋白存在选择性。ppGalNAc-T酶的异常表达与组织器官发育,以及肿瘤、家族性钙质沉积、冠心病、阿尔兹海默症、先天性心脏病等复杂性疾病的发生发展密切相关。该文总结了近年来关于ppGalNAc-T酶在组织器官发育过程以及复杂性疾病发生发展中的研究概况,为深入理解ppGalNAc-T酶及O-糖基化的功能及其生物学意义提供参考。     

miR-10b对MCF10A细胞表达N-糖链 及O-糖链的影响

蛋白质糖基化是蛋白质翻译后修饰之一,对蛋白质功能有重要的调节作用,而异常糖基化在肿瘤的发生、发展以及癌细胞转移过程中起到关键作用.MiRNAs在癌症的发生发展过程中同样起到非常关键的作用,但其如何影响糖基化进而在肿瘤恶性转化过程中发挥生物学功能的研究甚少.本文将miR-10b在人正常乳腺上皮细胞MCF10A中过表达,利用糖类相关基因芯片系统筛选了发生显著变化的糖基转移酶;随后利用本实验室建立的N-糖链及O-糖链测定方法,分析糖链水平的表达差异;最后对关键糖基转移酶基因Fut8、MGAT3及OGT通过荧光定量PCR、蛋白质免疫印迹和凝集素免疫印迹进行了验证,为研究miR-10b在乳腺癌中的作用提供更多糖组学方面的理论基础.     

常见致病菌糖基转移酶的结构与功能

糖基转移酶(glycosyltransferases,GTs)将糖基从活化的供体转移到糖、脂、蛋白质和核酸等受体,其参与的蛋白质糖基化是最重要的翻译后修饰(post-translational modifications,PTMs)之一。近年来越来越多的研究证明,糖基转移酶与致病菌毒力密切相关,在致病菌的黏附、免疫逃逸和定殖等生物学过程中发挥关键作用。目前,已鉴定的糖基转移酶根据其蛋白质三维结构特征分为3种类型GT-A、GT-B和GT-C,其中常见的是GT-A和GT-B型。在致病菌中发挥黏附功能的糖基转移酶,在结构上属于GT-B或GT-C型,对致病菌表面蛋白质(黏附蛋白、自转运蛋白等)进行糖基化修饰,在致病菌黏附、生物被膜的形成和毒力机制发挥具有重要作用。糖基转移酶不仅参与致病菌黏附这一感染初始过程,其中属于GT-A型的一类致病菌糖基转移酶会进入宿主细胞,通过糖基化宿主蛋白质影响宿主信号传导、蛋白翻译和免疫应答等生物学功能。本文就常见致病菌糖基转移酶的结构及其糖基化在致病机制中的作用进行综述,着重介绍了特异性糖基化高分子量(high-molecular-weight,HMW)黏附蛋白的糖基转移酶、针对富丝氨酸重复蛋白(serine-rich repeat proteins,SRRP)糖基化修饰的糖基转移酶、细菌自转运蛋白庚糖基转移酶(bacterial autotransporter heptosyltransferase,BAHT)家族、N-糖基化蛋白质系统和进入宿主细胞发挥毒力作用的大型梭菌细胞毒素、军团菌(Legionella)葡萄糖基转移酶以及肠杆菌科的效应子NleB。为揭示致病菌中糖基转移酶致病机制的系统性研究提供参考,为未来致病菌的诊断、药物设计研发以及疫苗开发等提供科学依据和思路。     

细胞膜表面糖链结构与肿瘤转移的关系

连接在天冬酰胺上的N-糖链,连接在丝氨酸和苏氨酸上的O-糖链,连接在丝氨酸上的糖胺聚糖,连接在脂类物质上的糖脂等糖基化修饰在真核细胞表面普遍存在,并调节了细胞的各种功能,它们不仅参与生命活动中正常的生理生化活动,而且于疾病的发生发展密不可分。肿瘤细胞表面糖基异常化,如糖链在表达水平上的差异以及特殊糖链结构的出现,均与肿瘤细胞的侵袭和转移有密切关系。本综述主要介绍了肿瘤细胞糖基化的改变:一些主要的糖基化结构如β1,6分支和唾液酸的表达的增加会使某些肿瘤细胞的迁移能力增强。同时对引起这种变化的作用机制进行了介绍,提出一些潜在的抗肿瘤研究靶点,为肿瘤糖生物学的深入研究提供参考。     

昆虫细胞内N-糖基化途径及人源化糖蛋白表达

虽然昆虫杆状病毒表达系统在蛋白表达领域得到了广泛的应用, 但由于不能表达复杂的末端唾液酸化的N-糖链, 使得该系统在生物制药行业的应用受到了很大的限制。通过比较哺乳动物细胞和昆虫细胞内糖基化途径可知, 其起始步骤一致, 之后再发生分化, 主要表现为3方面, 即昆虫细胞内缺乏哺乳动物细胞所具备的N-乙酰葡萄糖氨转移酶II、 半乳糖基转移酶/N-乙酰氨基半乳糖转移酶、α-2,3-唾液酸转移酶和α-2,6-唾液酸转移酶等延长N-糖链的糖基转移酶; 另外, 昆虫细胞内具有能够特异性地将蛋白质末端的N-乙酰氨基葡萄糖残基从GlcNAcMan3GlcNAc(±α3/6-Fuc)GlcNAc上切除的N-乙酰氨基葡萄糖苷酶及核心α-1,3-岩藻糖基转移酶。本文从上述异同出发, 综述了克服昆虫细胞内不能表达人源化糖蛋白这一缺陷所进行的N-糖基化途径的改造研究--主要集中在昆虫细胞内GlcNAcase的抑制和昆虫细胞内GnT2, GalT/ GalNAcT, ST3及ST6等基因的导入等方面, 结果表明经改造的昆虫细胞可表达人源化糖蛋白, 这将极大地拓宽昆虫杆状病毒表达系统的应用领域。本文还探讨了选择特殊细胞系及特殊培养条件以在昆虫细胞内表达唾液酸化蛋白的可行性。     

酵母Dop1及其同源蛋白DOPEY对细胞糖基化和囊泡运输影响的研究

蛋白质糖基化是一种保守的翻译后修饰,对多种细胞现象至关重要。在酵母或动物细胞高尔基体中的糖链处理由结构相似的糖基转移酶或糖苷酶催化。囊泡运输等多种因素会影响糖基转移酶在高尔基体中的稳态定位,进而影响糖基化。该研究探讨高尔基外周蛋白Dop1对细胞糖基化和囊泡运输的影响。共聚焦荧光显微镜活细胞成像显示,Dop1主要定位于晚期高尔基体。Dop1及其相互作用蛋白Neo1(P4 ATPase)均参与高尔基体后期的囊泡运输。此外,Dop1介导糖基转移酶Och1的逆向运输而影响糖基化。进一步,哺乳动物DOPEY1和DOPEY2是酵母Dop1的同源蛋白。DOPEY1或DOPEY2的缺失导致高尔基体结构的改变,轻微地影响细胞糖基化。综上,酵母Dop1和哺乳动物DOPEY都参与了细胞后期的蛋白质囊泡运输,并影响高尔基体形态或糖基化。     

胃癌相关糖蛋白糖链谱的研究进展

胃癌是一类高发病率和高死亡率的恶性肿瘤.研究表明,癌前感染与胃癌的发生发展过程始终伴随着蛋白糖基化的异常.例如在癌前感染阶段糖蛋白糖链发挥的作用:在感染阶段,幽门螺杆菌(Helicobacter pylori,H.pylori)吸附导致的唾液酸化路易斯X抗原的上调,增强了H.pylori的吸附作用使其在胃部定殖并诱发持续的炎症反应;在慢性胃炎和肠上皮化生阶段唾液酸化的Tn抗原表达上调.胃癌发生发展过程中涉及到了血清、组织、细胞中的蛋白糖基化的改变,如核心岩藻糖基化N-糖链表达的下调,β1,6-连接的N-乙酰葡糖胺分支型N-糖链的增加,以及细胞黏附分子糖基化的改变.本文综述了胃癌相关糖蛋白糖链研究的最新进展,阐述了糖基化在胃癌的发生发展中发挥的重要作用及其作为胃癌早期生物标志物与药物靶点的潜在临床应用价值.     

α-1,6岩藻糖基转移酶的研究进展

当细胞糖蛋白的糖链发生α-1,6岩藻糖基化时,这种改变直接关系到细胞一系列的生物学特性。本就α-1,6岩藻糖基转移酶编码基因及其蛋白质的结构与表达特征,其底物蛋白的糖链结构,与肿瘤及白细胞黏附缺陷症等疾病的关系诸方面予以综述。     

原核生物糖基化修饰系统及其应用前景

传统认为只有真核生物才有蛋白质糖基化修饰现象,虽然在原核生物细胞中发现糖蛋白的存在已经有数十年,但是没有引起我们足够的重视。最近,在细菌中发现了蛋白质的糖基化修饰系统,最具代表性的是空肠弯曲弧菌的N-糖基化修饰系统、脑膜炎奈瑟球菌和绿脓杆菌的O-糖基化修饰系统。这些糖基化修饰系统已成功地转移到大肠杆菌中,并且独立发挥其糖基化修饰作用。寡糖转移酶在修饰过程中起关键作用,且寡糖转移酶对糖底物的特异性要求非常低,这使得按照我们的需求来"定制糖蛋白"成为可能,并标志着"原核生物糖基工程"的到来,这将为糖结合疫苗的发展提供良好的契机。     

原核生物糖基转移酶PglL的研究进展

原核生物蛋白质糖基化修饰系统包括N-糖基化和O-糖基化两种,其中O-糖基化修饰系统中的寡糖基转移酶PglL对底物和糖链的特异性更低,在利用蛋白糖基化制备多糖结合疫苗中应用范围更广。简要综述了PglL的基本结构及其在糖基化反应中的特异性,为以后PglL的应用提供初步指导。     

基于FFPE组织切片的膀胱癌N-连接糖链原位酶解及分析

目的 研究膀胱癌FFPE组织切片的N-连接糖链,发现膀胱癌FFPE肿瘤组织的异常N-连接糖链修饰情况。方法 发展基于FFPE组织切片原位提取N-连接糖链的实验流程。通过PNGase F酶切FFPE组织解释放N-连接糖链。对N-连接糖链自由端进行全甲基化修饰。通过MALDI-TOF/TOF-MS检测N-连接糖链的相对含量。进行数据库匹配,确定N-连接糖链的可能糖型。ROC分析用于预测显著差异N-连接糖链作为预测膀胱癌生物标志物的准确度。结果 MALDI-TOF/TOF-MS检测泛甲基化修饰N-连接糖链的数据显示,在16例膀胱癌患者的肿瘤和癌旁组织的3次重复实验中,肿瘤组织中蛋白质高甘露糖型N2H6、N2H7、N2H8、N2H9和复杂型N5H6F1糖链修饰水平显著上升,同时高甘露糖型N2H5、杂合型N3H5以及复杂型N3H4、N4H4、N5H6F1S2糖链修饰水平显著下降。ROC分析显示,双天线型N-连接糖链N3H4（AUC=0.90）和N4H4（AUC=0.91）在单独或者共同区分膀胱癌患者肿瘤组织和癌旁组织中都具有很好的可靠性,可能成为膀胱癌的潜在生物标志物。结论 膀胱癌FFPE肿瘤组织中存在蛋白质异常N-糖基化修饰,N-连接糖链N3H4和N4H4或可成为膀胱癌的潜在生物标志物。     

细胞代谢过程中的酶促糖基化及其功能

细胞代谢过程中多样的生化修饰反应能够精细调控细胞的活力与功能。其中,酶促糖基化是细胞代谢调控过程中普遍存在的一种分子修饰,对维持和调节细胞功能具有重要影响。糖基转移酶通过将糖基供体的糖基转移至相应的受体分子来实现糖基化修饰。受体分子经过糖基化修饰会改变其在细胞内的稳定性、溶解性和区域定位等特性,并在调节细胞周期、信号转导、蛋白质表达调控、应答反应和清除细胞异物等诸多生物过程中起着重要作用。简要介绍了细胞代谢过程中糖基转移酶超家族的分类、命名和催化机制。重点阐述细胞中蛋白质类生物大分子和小分子化合物的糖基化反应及其在细胞代谢过程中的功能。展望了细胞中糖基化反应及糖基转移酶在人类健康、医药产品、工业催化、食品和农业等领域的应用前景。     

糖组学研究技术及其进展

多细胞生物机体内,蛋白质糖基化是一个重要后修饰事件 . 蛋白质的糖链不仅仅是区别细胞种类的标志,且与众多的生物现象有关,如细胞发育、分化、形态、肿瘤转移、微生物感染等 . 糖组学的内容主要涉及单个个体的全部糖蛋白结构分析,确定编码糖蛋白的基因和蛋白质糖基化的机制 . 综述了糖组学的分离和结构鉴定技术及其最新进展 .     

糖基转移酶在神经系统中的作用

神经系统的发育及其正常功能的维持受到精确的控制,其调控异常导致的神经系统疾病成为危害健康的重要因素。研究神经系统的发育及其疾病发生的分子机制是生命科学的热点。糖基转移酶是一组催化糖链合成及糖链与蛋白质或者脂质形成复合物的酶类。糖基转移酶可以调节神经细胞表面多种蛋白质及脂质的糖基化,参与神经系统的发生及多种疾病发病过程的调控。对糖基转移酶在神经系统发育和疾病中的作用做一综述。     

基于超滤膜辅助的糖蛋白全N-连接糖链的富集和质谱解析

糖基化作为一种常见的蛋白质翻译后修饰,对蛋白质的空间结构、生物功能等具有重要的影响.解析糖蛋白糖链结构有助于更清楚地认识糖蛋白及其功能.本研究建立了一种基于超滤膜富集血清中糖蛋白全N-连接糖链,并利用质谱技术对糖链结构进行分析的方法.根据糖蛋白及其糖链结构之间的分子质量差异,利用Millipore公司的10 ku超滤膜富集血清糖蛋白上酶解(PNGase F)释放的全N-连接糖链,并使用MALDI-TOF/TOF-MS解析糖链结构.通过该技术可以从血清中富集并鉴定到23种独特的N-连接的糖链结构,并且利用二级质谱进行了结构确认.该方法可以被用于从大量生物样本中富集糖蛋白全N-连接糖链,可以达到快速、高通量地解析糖蛋白N-连接糖链的目的.     

基于超滤膜辅助的糖蛋白全O-连接糖链的富集和MALDI-TOF/TOF质谱结构解析

哺乳动物中约有50%以上的蛋白质都发生了糖基化修饰.连接在丝氨酸或苏氨酸上的O-连接糖链是常见的蛋白质糖基化修饰方式之一,其主要功能是维持与其连接的蛋白质部分的空间构象,保护其免受蛋白酶水解及覆盖某些抗原决定簇.糖链结构的解析有助于更清楚地认识糖蛋白及其功能.本研究建立了一种基于超滤膜辅助(FASP)富集细胞、血清和尿液中糖蛋白全O-连接糖链的方法,根据糖蛋白与其糖链结构之间的分子质量差异,利用10 KD超滤膜富集蛋白质样品中由β消除反应释放的全O-连接糖链,将糖链甲基化修饰后再使用MALDI-TOF/TOF-MS进行解析,同时利用二级质谱进行结构确认.通过上述方法可从标准糖蛋白mucin、细胞、血清和尿液样本中分别鉴定到83、29、33和85种O-连接糖链结构,利用该方法可以从复杂样品中富集和解析糖蛋白全O-连接糖链,实现快速、高效、高通量地解析糖蛋白O-连接糖链的目的.     

植物凝集素串联法富集纯化血清多个亚糖蛋白质组

蛋白质糖基化修饰是哺乳动物中最为常见的一种翻译后修饰,蛋白质的寡糖侧链具有重要的生物学意义,如蛋白质分子间及细胞间相互作用、识别、肿瘤侵袭与转移等.本实验应用寡甘露糖型亲合层析柱、唾液酸型层析柱和O-连接糖蛋白亲合层析柱从血清中序列性提取寡甘露糖型、唾液酸型的N-连接糖蛋白及O-连接的糖蛋白,一维和二维电泳图谱显示血清...