N-乙酰氨基葡萄糖基转移酶V在肿瘤发生及转移中的作用机制

N-糖链的β-1,6分支与肿瘤关系密切。N-乙酰氨基葡萄糖转移酶V(N-acetylglucosaminyltransferase V,GnT-V)可催化β-1,6糖链分支的生成。GnT-V是一种双功能蛋白,可以定位在高尔基体中,也可以分泌形式存在。该酶通过一种金属离子依赖的丝氨酸蛋白酶来破坏细胞外基质或者直接催化促血管因子的生成来促进肿瘤的生长或转移,也可以通过分泌型的GnT-V催化糖链生成改变血管生成因子的功能,或者直接促进它们的转录从而起到促进肿瘤转移的作用。另外,GnT-V可以与癌基因产物及其受体相互作用来促进肿瘤的发生及侵袭。本综述主要就GnT-V的基本性质、促肿瘤生成及转移的机理进行展开,并展望了其在肿瘤治疗中的应用。     

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．     

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.     

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。     

癌相关N2乙酰氨基葡萄糖转移酶研究进展

细胞膜上糖链结构与肿瘤细胞的黏附、入侵及转移密切相关。癌变过程中细胞膜糖链发生异常化 ,而糖基的合成主要是依靠糖基转移酶的作用 ,因此糖基转移酶的研究成为癌变机制研究的课题之一。主要综述了近年来癌相关N 乙酰氨基葡萄糖转移酶 (N acetylglucosaminyl transferase,GnT)V和Ⅲ的表达和调控的研究进展。     

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。     

β-N-乙酰氨基己糖苷酶及其合成寡糖的研究进展

β-N-乙酰氨基己糖苷酶(EC.3.2.1.52)是一类重要的糖苷水解酶,在自然界中催化简单的β-N-乙酰氨基己糖苷或复杂的寡糖链、多糖链中末端N-乙酰己糖苷键的水解,在微生物、植物和动物中广泛分布,具有重要的生物学功能。某些种类的β-N-乙酰氨基己糖苷酶在一定的人为条件下水解β-N-乙酰氨基己糖苷键的同时还具有转糖基作用,能将β-N-乙酰氨基己糖基转移到不同的羟基化合物上,合成β-N-乙酰氨基己糖苷化合物,在糖链合成上具有应用的潜力。本文综述了β-N-乙酰氨基己糖苷酶的结构和催化机制、酶的生物学功能以及酶在β-N-乙酰氨基己糖苷化合物合成中的应用,以促进β-N-乙酰氨基己糖苷酶的进一步研究和开发应用。     

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.     

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。     

N-乙酰氨基葡萄糖转移酶干扰慢病毒载体系统的建立及应用

目的构建针对N-乙酰氨基葡萄糖转移酶（GnT）Ⅲ、Ⅳa和Ⅴ的RNA干扰（RNAi）慢病毒系统,并检测干扰慢病毒在体外小鼠肝癌细胞中对不同GnT表达的抑制作用。方法针对三种基因序列设计合成特异的shRNA序列,并构建干扰慢病毒表达载体,利用病毒包装细胞293T包装生产病毒,感染靶细胞Hca-F后,应用RT-PCR和免疫印迹检测干扰慢病毒对三种N-乙酰氨基葡萄糖转移酶表达的抑制。结果经测序证实三种干扰慢病毒表达载体构建成功,并获得高滴度的感染慢病毒。干扰慢病毒感染靶细胞后能够有效下调三种N-乙酰氨基葡萄糖转移酶的表达。结论干扰慢病毒可有效地抑制三种N-乙酰氨基葡萄糖转移酶GnT-Ⅲ、GnT-Ⅳa和GnT-Ⅴ的表达。     

N-乙酰氨基葡萄糖转移酶（OGT）研究进展

O-GlcNAc是一种广泛存在于蛋白质丝/苏氨酸残基上的动态、可逆的蛋白翻译后修饰,它广泛分布在细胞浆和细胞核中,参与调节多种细胞途径。研究表明蛋白的O-GlcNAc糖基化与神经退行性疾病、糖尿病和癌症等疾病相关。在体内,O-GlcNAc动态修饰由N-乙酰氨基葡萄糖转移酶（OGT）和N-乙酰氨基葡萄糖苷酶（OGA）协同完成。近年来,OGT逐渐成为糖生物学领域的研究热点,在其结构、作用机制及晶体学方面取得了快速发展。     

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。     

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.     

N-乙酰氨基葡萄糖转移酶-V过表达对人肝癌细胞迁移及粘附分子表达的影响

为了探讨转染N-乙酰氨基葡萄糖转移酶Ⅴ(GnT-V)正义cDNA后对7721细胞迁移影响及其机制,我们研究了GnT-V/7721和pcDNA3/7721(对照组)两株细胞的迁移力及其与侵袭转移能力密切相关的细胞表面重要粘附分子整合蛋白和E-钙粘蛋白的表达情况.通过琼脂滴法检测两株细胞的迁移力;间接免疫荧光法测定细胞表面整合蛋白α5和β1的含量及用RT-PCR方法检测细胞整合蛋白α5和β1的mRNA水平;免疫细胞化学ABC法检测了细胞E-钙粘蛋白表达水平;Western杂交方法检测β-连环蛋白含量.结果发现,7721细胞经转染GnT-V cDNA后,迁移力明显增高;整合蛋白α5亚基的含量比对照组增加2.9倍;β1亚基未见明显变化.α5亚基mRNA水平为对照细胞的2.1倍,β1亚基的mRNA含量无明显改变.GnT-V/7721细胞E-钙粘蛋白及β-连环蛋白表达也有不同程度的升高.本文结果提示与N-糖链加工有关的GnT-V过表达,可促进7721细胞表面整合蛋白的表达以及E-钙粘蛋白β-连环蛋白的表达,从而增加肿瘤细胞的迁移能力.     

毕赤酵母X-33OCH1基因敲除菌株的构建及其表达低糖基化蛋白GM-CSF

【目的】酵母表达外源糖蛋白时会对蛋白进行过度N-糖基化修饰,产生高甘露糖型糖链,影响蛋白的活性,其中α-1,6-甘露糖转移酶(och1p)在这一过程中起着关键作用。通过敲除毕赤酵母X-33的α-1,6甘露糖转移酶(och1p)基因,获得一个对糖蛋白进行低糖基化修饰的毕赤酵母表达系统。【方法】采用双交换同源重组敲除目的基因的方法,首先敲除毕赤酵母X-33的URA3基因,获得一个尿嘧啶营养缺陷型的X-33(ura3-)菌株;然后用URA3基因作为选择标记,敲除X-33(ura3-)的α-1,6甘露糖转移酶(och1p)基因,获得OCH1基因敲除的X-33(och1-)菌株。用X-33(och1-)菌表达糖蛋白GM-CSF,分析GM-CSF蛋白糖链的变化。【结果】首次成功敲除了X-33的URA3和OCH1基因,与野生型相比,X-33(och1-)菌表达的GM-CSF蛋白过度糖基化修饰程度明显降低。【结论】X-33(och1-)菌株的构建提供了一个对蛋白低N-糖基化修饰的毕赤酵母表达系统,也为进一步的糖基化改造提供了良好的基础。     

毕赤酵母X-33OCH1基因敲除菌株的构建及其表达低糖基化蛋白GM-CSF

摘要: 【目的】酵母表达外源糖蛋白时会对蛋白进行过度N-糖基化修饰,产生高甘露糖型糖链,影响蛋白的活性,其中α-1,6-甘露糖转移酶(och1p)在这一过程中起着关键作用。通过敲除毕赤酵母X-33的α-1,6甘露糖转移酶(och1p)基因,获得一个对糖蛋白进行低糖基化修饰的毕赤酵母表达系统。【方法】采用双交换同源重组敲除目的基因的方法,首先敲除赤酵母X-33的URA3基因,获得一个尿嘧啶营养缺陷型的X-33(ura3-)菌株;然后用URA3基因作为选择标记,敲除X-33(ura3-)的α-1,6甘露糖转移酶(och1p)基因,获得OCH1基因敲除的X-33(och1-)菌株。用X-33 (och1-)菌表达糖蛋白GM-CSF,分析GM-CSF蛋白糖链的变化。【结果】首次成功敲除了X-33的URA3和OCH1基因,与野生型相比,X-33(och1-)菌表达的GM-CSF蛋白过度糖基化修饰程度明显降低。【结论】X-33(och1-)菌株的构建提供了一个对蛋白低N-糖基化修饰的毕赤酵母表达系统,也为进一步的糖基化改造提供了良好的基础。     

极端嗜热古菌Pyrococcus horikoshii几丁二糖脱乙酰酶的克隆、表达及性质研究

利用PCR扩增技术从极端嗜热古菌Pyrococcus horikoshii 中得到预测为几丁二糖脱乙酰酶的基因（Dacph,PH0499）,将其克隆入表达质粒pET15b,并在E.coliBL21_codonPlus(DE3)_RIL中表达获得可溶的Dacph重组蛋白（31.6kDa）,TLC分析证明Dacph能够脱去N_乙酰氨基葡萄糖及几丁二糖的一个乙酰基,并与氨基葡萄糖苷酶（BglAPh）共同作用水解几丁二糖生成氨基葡萄糖,从而被命名为一种几丁二糖脱乙酰酶。与Pyrococcus horikoshii中外切氨基葡萄糖苷酶等共同作用,Dacph可能在嗜热球古菌独特的几丁质降解途径中起重要作用。