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。     

蛋白质糖基化修饰的研究进展

糖类在生物合成、结构和功能上都与核酸以及蛋白质有着本质区别,但是对蛋白质的功能却有着关键影响。蛋白质若要行使其生物学功能,必须在翻译之后进行进一步加工,加工过程涉及多种修饰方式,例如磷酸化、乙酰化、泛素化、甲基化、糖基化等。其中糖基化修饰对蛋白质功能和结构的形成具有重要作用。在机体内,细胞粘附、分子识别以及信号转导等过程均涉及糖基化蛋白质的参与,说明糖基化修饰对蛋白质行使生物学功能起着重要作用。研究蛋白质的糖基化修饰及其在不同生理病理条件下的变化有重要意义,也是糖蛋白质组学面临的主要问题和巨大挑战。本课题概述了蛋白质糖基化修饰的分类,回顾了他们对蛋白质性质的影响,为探讨最新的研究技术及发展现状提供了支持。     

糖蛋白质组定量技术进展

蛋白质的糖基化是最重要和最普遍的蛋白质翻译后修饰之一,在生物体内起着极为重要的作用。糖蛋白质的量和（或）糖基化程度的改变以及糖链结构的改变等与许多疾病密切相关,因此定量糖蛋白质组研究已经成为一个新的热点。然而由于糖基化蛋白质所具有的独特特征,其定量面临严峻的挑战。糖蛋白质组学定量方法和技术的发展将为更好地研究糖基化蛋白质生物学功能起到重要作用。综述了基于生物质谱的糖蛋白质组定量研究的技术和方法,及其优缺点和未来的发展趋势。     

分泌体系O-GalNAc修饰研究方法与应用进展

蛋白质O-GalNAc糖基化作为蛋白质翻译后修饰的一种重要形式,参与重要的生理和病理过程.在血浆及其他分泌体系中,O-GalNAc修饰的异常改变可能作为疾病预警的标志分子.鉴于O-GalNAc结构的多样性,系统性分析O-GalNAc修饰具有极大的挑战.随着富集方法、质谱分析技术以及数据解析工具的发展,近年来O-GalNAc修饰的研究取得了一系列进展,促进了对蛋白O-GalNAc糖基化在人类健康中所起作用的深入理解.本文主要介绍近年来分泌体系中的O-糖基化蛋白、O-糖链以及O-糖基化位点的富集与鉴定方法和最新进展.     

病毒与宿主细胞的糖基化修饰及相关功能

病毒的复制和对宿主的入侵与自身结构蛋白的糖基化修饰密切相关.对于宿主而言,在病毒感染宿主和宿主抗病毒的过程中,宿主的糖基化过程一方面可抑制病毒的复制和入侵,另一方面可促进病毒对宿主的感染,抑制宿主糖苷酶可抑制病毒的复制.从病毒方面来看,由于病毒自身缺乏糖基化修饰系统,病毒的糖基化过程是借宿主细胞内的合成系统对自身进行糖基化修饰.病毒的糖基化过程对病毒蛋白的折叠与稳定、病毒的感染和入侵、参与识别宿主细胞受体和参与病毒的免疫逃逸等过程起着重要的作用.随着糖基化研究技术的发展,以糖基化为基础的功能应用也越来越深入:如新型病毒疫苗和新型抗病毒药物的研制,以糖蛋白质组学研究为基础的质谱技术和生物信息学方法的发展,以及利用糖基化对病毒性疾病的诊断和治疗等,这些均为糖基化深入研究发展奠定了基础.本文就病毒与宿主细胞糖基化过程、相关功能以及研究应用等进展作一综述.     

综述: 病毒与宿主细胞的糖基化修饰及相关功能

病毒的复制和对宿主的入侵与自身结构蛋白的糖基化修饰密切相关．对于宿主而言,在病毒感染宿主和宿主抗病毒的过程中,宿主的糖基化过程一方面可抑制病毒的复制和入侵,另一方面可促进病毒对宿主的感染,抑制宿主糖苷酶可抑制病毒的复制．从病毒方面来看,由于病毒自身缺乏糖基化修饰系统,病毒的糖基化过程是借宿主细胞内的合成系统对自身进行糖基化修饰．病毒的糖基化过程对病毒蛋白的折叠与稳定、病毒的感染和入侵、参与识别宿主细胞受体和参与病毒的免疫逃逸等过程起着重要的作用．随着糖基化研究技术的发展,以糖基化为基础的功能应用也越来越深入：如新型病毒疫苗和新型抗病毒药物的研制,以糖蛋白质组学研究为基础的质谱技术和生物信息学方法的发展,以及利用糖基化对病毒性疾病的诊断和治疗等,这些均为糖基化深入研究发展奠定了基础．本文就病毒与宿主细胞糖基化过程、相关功能以及研究应用等进展作一综述．     

蛋白质O-GlcNAc糖基化及其细胞生物学功能

糖基化是蛋白质翻译后修饰的一项重要内容,大多数蛋白质糖基化发生在细胞膜表面,且糖链结构复杂。而发生在细胞浆与细胞核内的、单个O-GlcNAc修饰的蛋白质糖基化现象,因其独特的细胞定位、糖链连接方式以及重要的生物学调控作用而日益成为糖生物学领域研究的热点。现对蛋白质O-GlcNAc修饰及其细胞生物学功能研究进展情况进行综述。     

IgG糖基化与疾病相关性研究进展

免疫球蛋白G(IgG)是抗体的核心组成分子,是具有糖基化修饰的重要血清糖蛋白。糖基化修饰结构影响IgG与Fc受体或补体C1q结合,进而影响IgG的生物活性及生物学功能。IgG糖基化修饰的系统研究将拓展对其在免疫过程中效应功能的理解,是肿瘤免疫学及抗体药物开发领域的关注点。现从IgG糖基化修饰、IgG糖链的生物学功能及其与不同疾病的相关性、N-糖链分析方法和抗体糖基化工程四个方面进行综述,为进一步探究IgG糖基化与疾病调控机制以及通过改造IgG糖基化修饰进而改善治疗性抗体治疗效果等提供理论参考。     

外泌体糖基化在疾病诊断及治疗中的应用

外泌体由脂质双分子层构成,内含多种生物分子,如蛋白质、核酸、糖类等,具有调节生命活动的作用,其蛋白质组分也可反映分泌细胞状态。糖基化是一种常见的蛋白质翻译后修饰形式,糖基化蛋白对于维持细胞稳态、细胞间互作等生理功能具有重要作用。近年来,有关于外泌体的研究大多关注外泌体核酸成分如miRNA、mRNA、lncRNA等的功能。外泌体膜蛋白也含有丰富的糖链,且具有重要的病理生理意义。本文着重介绍外泌体糖基化的结构、研究方法、在肿瘤等疾病中的分子功能以及在疾病诊断、治疗中的临床应用和前景。外泌体糖基化研究将随着技术的革新不断深入,有望成为多种疾病临床诊疗的重要手段。     

糖芯片技术在肿瘤研究中的应用

糖基化修饰是蛋白质常见的翻译后修饰之一,通过与糖结合蛋白如凝集素、抗体等相互作用调节肿瘤细胞侵袭、转移的能力及肿瘤异质性。通过化学合成法、化学-酶合成法或释放天然聚糖构建的糖芯片是分析聚糖与糖结合蛋白相互作用的重要工具。文中综述了常见的点制糖芯片的技术及糖芯片在癌症疫苗、单克隆抗体及诊断标志物中的广泛运用。由于肿瘤发生的各个环节都伴随着聚糖结构的改变,利用糖芯片探究肿瘤细胞特异表达的聚糖所参与的生理病理过程具有重大意义。     

综述: 糖基化对斑马鱼发育及再生作用的研究进展

对有机体发育和再生的研究一直是生命科学领域探索热点之一,斑马鱼由于具有发育速度快、胚胎透明便于观察以及其尾鳍、心脏、神经系统等组织器官可以再生等众多优点,已经成为应用最为广泛的模式生物之一．在斑马鱼发育及再生过程中,细胞发生增殖、分化、形态建成等代谢活动,而对其中调控机制的研究尚未完全明确,对其深入探究的意义不言而喻,可以为很多疾病的认识治疗、组织工程的发展奠定理论基础．研究已经表明,在此过程中,有很多蛋白质参与发育及再生的调节,而蛋白质糖基化是重要的蛋白质翻译后修饰,糖基化的变化会影响细胞识别、黏附、信号传导等,从而导致炎症、肿瘤等恶性疾病的发生．近年来,糖组学的发展为发育生物学和再生医学提供了新的思路和研究成果,本文就糖基化变化在斑马鱼的发育过程中发挥的作用做一综述,并对今后它对再生过程的作用进行展望．     

糖基化对斑马鱼发育及再生作用的研究进展

对有机体发育和再生的研究一直是生命科学领域探索热点之一,斑马鱼由于具有发育速度快、胚胎透明便于观察以及其尾鳍、心脏、神经系统等组织器官可以再生等众多优点,已经成为应用最为广泛的模式生物之一.在斑马鱼发育及再生过程中,细胞发生增殖、分化、形态建成等代谢活动,而对其中调控机制的研究尚未完全明确,对其深入探究的意义不言而喻,可以为很多疾病的认识治疗、组织工程的发展奠定理论基础.研究已经表明,在此过程中,有很多蛋白质参与发育及再生的调节,而蛋白质糖基化是重要的蛋白质翻译后修饰,糖基化的变化会影响细胞识别、黏附、信号传导等,从而导致炎症、肿瘤等恶性疾病的发生.近年来,糖组学的发展为发育生物学和再生医学提供了新的思路和研究成果,本文就糖基化变化在斑马鱼的发育过程中发挥的作用做一综述,并对今后它对再生过程的作用进行展望.     

葡糖酰胺(O-GlcNAc)修饰:细胞内糖基化的前世今生

糖基化是一种古老的蛋白质翻译后修饰,常见于细胞外的糖被结构和细胞内部的内质网和高尔基体内。近年来,一种细胞内的糖基化修饰逐渐被大家所认识,这就是氧连接的N-乙酰葡糖胺(O-linkedβ-N-acetylglucosamine,O-GlcNAc)。它是唯一发生在细胞内的参与信号转导的糖修饰,一般发生于细胞质和细胞核中。自从20世纪80年代发现O-GlcNAc以来,生物学家和化学家一直在研究它修饰的位点和行使的生物学功能。O-GlcNAc修饰发生在丝氨酸和苏氨酸上,因此可以与磷酸化之间形成阴阳关系并参与信号转导过程。但由于其低丰度易水解的特点导致难以鉴定位点,又使研究人员难以见其真容。本文将回顾O-GlcNAc修饰的发现历史,介绍近年来发展的化学生物学手段对其位点的鉴定,并着重阐释该修饰在细胞周期以及表观遗传等生物过程中的功能。随着学科交叉及质谱技术的发展,古老而弥新的糖基化修饰将绽放出新的花蕾。     

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。     

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。     

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 .     

泛素、泛素链和蛋白质泛素化研究进展

蛋白质泛素化是以泛素单体和泛素链作为信号分子,共价修饰细胞内其他蛋白质的一种翻译后修饰形式。不同蛋白质底物、同一底物的不同氨基酸修饰位点以及同一位点上泛素链连接方式的不同均可导致细胞效应的差异。蛋白质泛素化在真核细胞内广泛存在,除了介导蛋白质的26S蛋白酶体降解途径之外,还广泛参与了基因转录、蛋白质翻译、信号传导、细胞周期控制以及生长发育等几乎所有的生命活动过程。泛素链的形成及其修饰过程的任何失调均可导致生物体内环境的紊乱,从而产生严重的疾病。文中结合实验室研究,综述了泛素的发现历史、基因特点、晶体结构,特别是泛素链的组装过程、结构、功能以及与人类相关疾病关系的新进展,可为这些疾病的治疗靶点和药物靶标的研究提供思路。     

糖蛋白的去糖基化方法研究进展

糖组学是继基因组学及蛋白质组学后的新兴研究领域,糖基化是非常重要的一种蛋白质翻译后修饰,在多种生物过程中扮演着重要角色,异常糖基化与一些疾病的发生发展密切相关,因此糖基化的研究已成为研究热点。去糖基化后能够影响糖蛋白的活性、分泌等物化性质,而且去糖基化也是糖基化研究的主要技术手段,因此综述了各种去糖基化的方法,各种方法的优缺点和适用范围及去糖基化后的结构检测方法等,为研究去糖基化对大分子物质的构效关系提供参考。     

丝状真菌糖生物学

蛋白质的糖基化修饰是一种保守的真核生物蛋白质翻译后修饰,存在于从酵母到人的所有真核生物中,赋予了蛋白质功能的多样性。目前对蛋白质糖基化修饰的了解主要来源于对酵母和哺乳动物细胞的研究,但单细胞真核生物或动物细胞水平的研究,很难反映糖基化修饰在多细胞真核生物的发育分化过程中的复杂功能。由于丝状真菌是多细胞真核生物,有相对简单的发育分化过程,因而是研究多细胞真核生物糖基化功能的理想模型之一,在过去10年中,丝状真菌的糖生物学研究开始受到重视,目前的研究结果表明糖基化修饰与丝状真菌的生长、发育密切相关。