新食品原料—阿拉伯半乳聚糖的资源分布、结构及生物活性研究进展

阿拉伯半乳聚糖(Arabinogalactan,AG)是一种结构较复杂的植物多糖,可以与蛋白质相结合.AG的来源广泛,存在于各种植物和微生物中.随着研究的深入,AG的结构逐渐被人们熟知,主要分为Ⅰ型、Ⅱ型和Ⅲ型.近年来,AG在抗氧化、抗肿瘤和维持肠道稳态等方面展示出良好的生物活性,被广泛应用于食品和保健品领域.现将这些...     

植物糖基转移酶的结构与机理及糖基化工程的研究进展

糖基转移酶(glycosyltransferases, GTs)广泛存在于各种有机体中,通过糖基化反应参与维持细胞代谢稳态.糖基转移酶能够识别多种受体,催化活化的糖基从供体分子转移到受体分子上,改变受体分子的化学稳定性、水溶性以及受体分子的转运能力和生物活性等,进而有助于提高其生物利用度和生物活性等.许多被糖基化修饰的化合物成为药物分子的重要来源.然而,天然产物中的糖苷类化合物存在含量低、提取难度大和提取产物纯度差等问题.在利用化学合成方法合成糖苷类化合物的过程中,无法实现特定位点的糖基化修饰,同时原料试剂和副产物易对环境造成污染.因此,近年来对糖基转移酶的研究日渐增多.本文简要综述了植物糖基转移酶的结构和生物技术应用的研究进展,为基于植物糖基转移酶结构的糖基化工程和生物活性糖苷化合物的生产提供有用信息.     

老兵又谱新传——新的糖基化方式、新的功能

在自然界中 ,糖类分子无所不在。虽然仍是那么一些单糖 ,但是在新的糖基转移酶作用下 ,以新的糖基化方式出现 ,就产生了新的功能。1.引子传统的概念是糖基转移酶定位在内质网和高尔基体中 ,它们的功能是合成糖苷键 ,在一组糖基转移酶的协同下 ,可以形成糖链。后来在哺乳动物精子的表面发现了半乳糖基转移酶 ,人们认识到糖基转移酶及其相关的糖链还可以参与细胞之间的识别和粘着。此后不仅在精子表面 ,而且在神经细胞表面也发现了一些糖基转移酶[1] 。在细胞质中发现Ｏ ＧｌｃＮＡｃ的糖基化及其对应的糖基转移酶和糖苷水解酶以后 ,极大地拓…     

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.     

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．     

植物乳杆菌C88胞外多糖生物合成基因的克隆及序列比对

乳酸菌胞外多糖能显著改善发酵乳制品及食品的流变学和质构特性.为进一步了解乳酸菌胞外多糖的生物合成途径及调控机制,本研究对参与植物乳杆菌C88胞外多糖生物合成基因簇的部分序列进行了克隆和鉴定.根据GenBank中已报道植物乳杆菌基因序列的保守区域设计特异性引物,扩增出植物乳杆菌C88生物合成蛋白基因(cps4A)序列,并通过染色体步移方法克隆了植物乳杆菌C88 参与胞外多糖合成基因簇的部分序列(4.9 kb).利用生物信息学方法预测基因簇中6个阅读框的结构和功能,结果表明该序列与已报道的乳酸杆菌胞外多糖生物合成基因具有高度的同源性(>96%);对各阅读框功能预测分析发现,这6个基因主要编码参与胞外多糖合成中的多糖合成蛋白、糖链长度检测蛋白、UDP-葡萄糖-4-异构酶和糖基转移酶.本研究将为利用基因工程方法调控多糖的合成和产量提供理论依据.     

茄科植物木糖转移酶家族基因挖掘与进化分析

木糖转移酶在植物多糖合成以及蛋白糖链修饰中起重要作用。本研究试图从全基因组水平上系统鉴定植物木糖转移酶基因保守结构域,并挖掘茄科植物中木糖转移酶家族基因新成员。研究中选取了5种茄科植物,分析鉴定了茄科植物中的木糖转移酶基因及其保守结构域,并构建得到了系统发育树。系统鉴定获得了54条木糖转移酶家族基因。其中,矮牵牛基因组中含有6条家族成员,而在本氏烟中含有11条成员。本家族成员可分为5个亚家族,其中的两个亚家族各自能进一步分为两个显著的独立枝。在鉴定得到的基因中,仅有2条拟南芥基因功能得到了鉴定,分别参与蛋白糖基化和种皮多糖合成。拟南芥每条木糖转移酶基因仅含有1个保守结构域,而此结构域覆盖各基因大片区域。各基因编码蛋白分子量较大,且表现较强的疏水性。本研究为今后针对茄科植物木糖转移酶的深入研究提供了基因靶标。     

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。     

与木葡聚糖合成的糖基转移酶基因研究进展

半纤维素多糖木葡聚糖(XyG)存在于大多数植物的初生细胞壁中, 对细胞壁的结构组织和生长发育具有重要的调控作用。XyG在植物进化中存在结构的多样性。该文概述了参与XyG合成的糖基转移酶的最新研究进展, XyG合成需要多种糖基转移酶参与, 这些酶类很可能以蛋白酶复合体的形式存在并发挥作用, XyG的结构和组成的改变对植物的生长发育也产生影响。     

参与木葡聚糖合成的糖基转移酶基因研究进展

半纤维素多糖木葡聚糖(XyG)存在于大多数植物的初生细胞壁中, 对细胞壁的结构组织和生长发育具有重要的调控作用。XyG在植物进化中存在结构的多样性。该文概述了参与XyG合成的糖基转移酶的最新研究进展, XyG合成需要多种糖基转移酶参与, 这些酶类很可能以蛋白酶复合体的形式存在并发挥作用, XyG的结构和组成的改变对植物的生长发育也产生影响。     

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。     

微生物合成黄酮糖苷类天然产物研究进展

黄酮糖苷类天然产物是植物中黄酮类化合物的主要存在形式,通过糖基化修饰,可以改变其水溶性、稳定性等,赋予其新的生物活性和功能。黄酮类化合物的糖基化修饰通常由植物源或微生物源的糖基转移酶催化,根据糖基的位置、类型和数量的不同,可形成多种类型的黄酮糖苷类产物。随着合成生物学和代谢工程的快速发展,在微生物中合成植物源黄酮糖苷类天然产物取得了重要进展。综述了糖基转移酶的聚类分析及糖基供体的途径改造,并对代谢工程优化黄酮糖苷类天然产物的微生物合成进行了分析讨论,并对其发展前景进行了展望。     

分枝杆菌聚阿拉伯半乳糖的结构和生物合成过程及其应用意义

聚阿拉伯半乳糖(Arabinogalactan,AG)是分枝杆菌细胞壁的主要组成成分,对于维持分枝杆菌细胞壁的完整具有重要意义。AG由衔接双糖、聚阿拉伯糖及聚半乳糖组成,连接方式各异、结构复杂。AG的合成是以UDP-GlcNAc、dTDP-Rha、UDP-Galf、多聚异戊二烯磷酸阿拉伯糖(DPA)为糖基供体,其中参与糖基供体形成及AG合成的酶是研发抗结核新药的作用靶点,而由此研发出的新药对治疗结核病具有高度专一性且对人类无毒性副作用。     

植物激素糖基化修饰研究进展

植物激素对植物的生长发育有重要的调节作用。由于激素的作用依赖于其浓度, 所以植物内源活性激素的水平必须受到严格控制, 而糖基化修饰被认为是调控激素活性水平的重要方式之一。随着植物激素糖基化修饰相关糖基转移酶基因不断被克隆与鉴定, 多种植物激素的糖基化修饰机制和功能作用逐渐被揭示。该文重点介绍了近年来植物生长素、细胞分裂素、脱落酸、油菜素内酯、水杨酸、茉莉酸等植物激素的糖基转移酶活性鉴定与功能研究进展。同时, 对植物激素糖基化修饰领域存在的问题和发展前景进行了讨论。     

鳞癌细胞增殖能力与岩藻糖基转移酶表达水平及糖蛋白岩藻糖基化修饰有关

岩藻糖基转移酶（fucosyltransferases,FUTs）是一类催化糖蛋白和糖脂发生岩藻糖基化（修饰）酶,主要包括FUT1~FUT9。已有研究证明,很多癌组织中都有不同FUT基因表达升高的现象。本研究证明,表皮鳞癌细胞的增殖能力与几种FUT基因表达水平有关。本文比较研究了人表皮鳞癌A431和SCC12细胞的增殖速度和几种FUT的表达状况,以揭示鳞癌细胞增殖能力与几种FUT基因表达水平的关系。细胞倍增时间结合MTT法揭示,鳞癌A431细胞的倍增时间约为26 h,而鳞癌SCC12细胞的倍增时间约为33 h（P < 0.05）,提示A431细胞增殖速度比SCC12细胞明显加快。与增殖速度一致的是,Western 印迹显示,A431细胞中与DNA合成相关的增殖细胞核抗原（proliferating cell nuclear antigen,PCNA）蛋白表达水平比SCC12细胞高。实时定量PCR（qPCR）检测FUT1-9基因 mRNA转录本,揭示A431细胞中几种FUT基因的mRNA水平均显著高于SCC12细胞。凝集素免疫印迹法和Western 印迹法进一步证明,A431细胞中总蛋白的岩藻糖基化水平比SCC12细胞中的明显升高。敲低FUT4基因表达后,A431细胞中LeY寡糖的表达水平下调,细胞增殖被明显抑制。这些结果证明,较强的表皮鳞癌细胞增殖能力可能与几种FUT基因的高表达,以及糖蛋白的岩藻糖基化（修饰）相关。岩藻糖基转移酶表达水平与临床表皮鳞癌的恶性增生的相关性有待进一步证明。     

植物糖基转移酶基因的分离方法及其生物学功能研究进展

植物糖基转移酶是植物体内广泛存在的一种进行糖基化反应的转移酶,可以对糖、蛋白质等受体化合物进行糖基化修饰,从而改变其理化性质,对植物的次生代谢和维持体内激素稳态等的生长发育以及对生物及非生物胁迫的响应具有重要的意义。综述了近几年来植物糖基转移酶研究方法及生物学功能的进展情况,并对以后的研究热点进行了展望,旨为更多植物糖基转移酶的鉴定及分离方法提供一定的借鉴,同时希望对该家族基因进一步的功能分析有所帮助。     

利用糖基转移酶UGT73B6在大肠杆菌中生物催化酚苷类天然产物

植物红景天来源的糖基转移酶UGT73B6,具有底物宽泛性,能糖基化多种天然化合物。旨在实现在大肠杆菌中生物催化合成酚苷类化合物。利用糖基转移酶UGT73B6的催化活性,在大肠杆菌BL21(DE3)中饲喂7种不同酚类化合物,通过生物转化的方法,首次实现利用糖基转移酶UGT73B6催化8种糖苷化合物的合成,进一步探索了糖基转移酶UGT73B6的底物宽泛性。在此基础上,提供了一种通过微生物转化实现生物合成酚苷类化合物的方法,具有较大的应用价值。     

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。     

植物糖基转移酶在植物抗病过程中的研究进展

植物在复杂的环境中进化出了各种反应来应对危害,其中糖基化作用就是植物利用的一种主要的生理机制.糖基化作用通过改变受体化合物的生物活性及其细胞内的定位来降低外物质对自身的影响,从而达到植物体生理代谢的稳态.植物中的糖基转移酶就是专门负责实现这种糖基化反应的酶类.简要概述了糖基转移酶在植物抗性过程中的研究方法、分类及生物学功能,并对其研究方向加以展望.     

《细胞研究》：研究实现稀有人参皂苷CK的生物合成

国际学术期刊CellResearch发表了关于酵母从单糖合成稀有人参皂苷compound K（CK）的最新研究成果Production of bioactive ginsenoside compound K in metabofically engineered yeast。该研究发现与鉴定了一个来源于人参的UDP一糖基转移酶（UGTPg1）。它特异性催化达玛型四环三萜化合物中的C-20S羟基糖基化,