人肝癌细胞系的糖蛋白质组学研究

糖基化是最重要的蛋白质翻译后形式之一,糖基化蛋白的糖链部分影响着蛋白质的折叠和稳定性以及其生物学功能.许多恶性肿瘤组织与正常组织相比已显示出蛋白质糖基化的差异.采用蛋白质组学分析方法结合先进的糖蛋白荧光染色技术,研究了正常人肝细胞系(ChangLiver)和人肝癌细胞系(Hep3B)糖蛋白糖基化的差异.首先用细胞裂解法提取细胞总蛋白质,进行双向电泳(2-DE),然后用pro-QEmerald488糖蛋白荧光染料进行糖蛋白染色,得到两种细胞系糖基化蛋白表达谱,经2-DE分析软件Dymension分析2-DE图像,比较糖蛋白的糖基化程度,并对糖基化蛋白进行质谱鉴定.结果显示正常人肝细胞表达(74±2)个(n=3),而人肝癌细胞系表达(78±3)个糖蛋白(n=3).两者匹配的糖蛋白质点31个,Hep3B表达而ChangLiver不表达的糖蛋白质点47个,ChangLiver表达而Hep3B不表达的糖蛋白质点43个.两种细胞系糖基化程度存在明显差异,与正常人肝细胞相比,肝癌细胞发生糖基化改变的糖蛋白有25个,其中糖基化水平上调的有10个,下调的有15个,质谱鉴定出12个发生糖基化改变的糖蛋白.这些结果显示蛋白质糖基化改变可能在肝癌的发生和发展中起一定作用.     

蛋白质药物糖基化工程化改造研究进展

多种哺乳和非哺乳动物的蛋白质表达系统已成功用于重组糖蛋白药物的生产。糖基化对于生物药品的研究开发至关重要,对生物药品的药效、半衰期及抗原性等产生重要影响。糖基化工程的目的是生产组分明晰、结构均一的N-和O-连接的糖基化蛋白药物。N-糖基化改造的相关研究显示,利用哺乳动物和非哺乳动物表达系统可以表达均匀的N-聚糖重组糖蛋白。与N-糖基化改造相比, O-糖基化的改造研究尚处于起步阶段。首个糖基化工程单克隆抗体已在美国和日本获得上市批准。综述了重组蛋白表达系统的糖基化工程化改造的研究进展,包括蛋白质药物的 N-糖基化改造和O-糖基化改造的最新进展,以期为蛋白质药物的糖基化工程改造研究提供参考。     

酵母糖基化改造工程研究进展

酵母真核表达系统是常用的安全性较高的外源蛋白表达系统。酵母细胞内存在翻译后糖基化修饰过程,对其糖基化修饰系统进行改造可用于生产人源糖蛋白。研究表明,可以通过基因工程手段消除酵母特有的内源糖基化反应、引入哺乳动物细胞表达系统中糖基化类型等方法对酵母糖基化路径进行改造。近年来许多研究通过对酵母菌株糖基化位点突变、基因缺失等方法对酵母糖基化系统进行改造,探究糖基化修饰对蛋白质功能的影响,这为利用酵母生产治疗性蛋白和新型糖基化疫苗提供了新的思路。本综述将对近年来酵母糖基化改造成果及研究进展进行综述。     

酵母O-甘露糖转移酶的研究进展

随着糖蛋白类药物的需求量不断增加,酵母表达系统的人源化改造成为当务之急。其中,酵母蛋白的O-糖基化因O-糖链种类繁多、组分单一以及糖基化位点预测困难等因素,限制了酵母蛋白的O-糖基化人源化改造。从酵母蛋白的O-糖链结构、O-糖链发生过程及O-糖链的功能展开综述,重点介绍起始酵母蛋白O-糖基化过程的O-甘露糖转移酶家族(family of protein O-mannosyltransferases, PMTs)成员的研究现状,希望对酵母蛋白O-糖基化人源化改造研究提供参考。     

构建大肠埃希菌底盘细胞合成N-糖基化蛋白的研究进展

N-糖基化是自然界中主要的翻译后修饰之一,对蛋白质结构和功能的影响十分重要。随着糖工程领域的快速发展,在大肠埃希菌(Escherichia coli)中完成治疗性蛋白的N-糖基化修饰变得更加普遍。利用基因编辑技术对大肠埃希菌基因组进行编辑,使大肠埃希菌获得新的性状和生产能力,可以提高目标糖蛋白的产量。本文综述了通过基因编辑技术改造大肠埃希菌基因组来构建大肠埃希菌底盘细胞,及在此基础上优化N-糖基化效率以提高N-糖基化蛋白产量的研究进展,为构建具有N-糖基化修饰功能的工程菌株提供依据,为更好地进行糖蛋白生产,及进一步高效开发“糖蛋白工厂”提供策略。     

真菌N-糖基化系统在异源表达中的研究进展

在近20年来,越来越多的真菌被开发成异源蛋白表达宿主,用来生产各种药用蛋白和酶类。随着对真菌异源表达系统的研究,人们也渐渐意识到真菌N-糖基化系统与高等动物的N-糖基化系统有着明显的区别,这也成为真菌生产高等动物源性糖蛋白的一个技术瓶颈。本文综述了真菌在异源表达糖蛋白工程中其N-糖基化系统的研究进展。包括N-糖基的检测技术和改造策略,并重点介绍了真菌N-糖基化系统与高等动物的N-糖基化系统的差异,以期为日后真菌N-糖基化系统动物源化甚至人源化改造提供参考。     

酵母表达人源化糖蛋白研究进展

与人体天然复杂型糖蛋白相比,使用酵母生产的药用蛋白带有高甘露糖型N-糖链。这一差异在临床应用中产生了许多不良影响。目前,可以通过消除酵母特有的内源糖基化反应,引入哺乳动物细胞中的一系列糖基转移酶及转运蛋白对酵母糖基化路径进行改造,从而使其表达出人源化的复杂型N-聚糖。本文介绍了酵母N-糖基化特点、糖基化不均一性,综述了近年来利用基因工程改造酵母N-糖基化路径获得特定的人源N-连接糖蛋白以及使用内切糖苷酶生产人源糖蛋白的研究进展,并且对存在的问题及今后的发展前景进行了讨论。     

人朊蛋白不同N-糖基化修饰突变体的构建及其在哺乳动物细胞中表达

构建并表达人朊蛋白N-糖基化修饰位点突变的真核表达载体,有助于进一步研究朊蛋白N-糖基化修饰的生物学功能。定点突变野生型人朊蛋白基因PRNP,将获得的突变体亚克隆至真核表达载体pcDNA3.1中,并在人宫颈癌细胞株HeLa中瞬时表达各种朊蛋白糖基化修饰位点突变体,利用免疫印迹和糖苷酶消化等糖蛋白分析方法鉴定表达产物的糖基化形式。经Western blot鉴定,野生型和突变型朊蛋白表达产物出现不同形式的泳动特征,分别出现特异性糖基化修饰的多个条带,单糖基化修饰的两条条带和无糖基化修饰的一条条带。经PNGase F糖苷酶消化,野生型和糖基化单点突变型表达产物均能被糖苷酶消化,其分子量下移,去糖基化突变型表达产物的分子条带位置不变。通过突变野生型人朊蛋白基因PRNP的N-糖基化修饰位点,获得单糖基化修饰和去N-糖基化修饰的6种人朊蛋白突变体,并能够在HeLa细胞株中瞬时表达单糖基化修饰和去N-糖基化修饰朊蛋白,为进一步研究朊蛋白的相关功能建立良好基础。     

Man5GlcNAc2哺乳动物甘露糖型糖蛋白的毕赤酵母表达系统构建

蛋白的糖基化对蛋白的活性、高级结构及功能都有重要的影响。酵母表达的糖蛋白不同于哺乳动物表达的杂合型或复杂型糖蛋白,而是高甘露糖型或过度甘露糖化糖蛋白。在前期成功敲除毕赤酵母α-1,6-甘露糖转移酶(Och1p)基因、阻断毕赤酵母过度糖基化,获得毕赤酵母过度糖基化缺陷菌株GJK01 (ura3、och1) 的基础上,通过表达不同物种来源的α-1,2-甘露糖苷酶I (MDSI) 的活性区与酵母自身定位信号的融合蛋白,并通过DSA-FACE (基于DNA测序仪的荧光辅助糖电泳) 分析筛选报告蛋白HSA/GM-CSF (人血清白蛋白与粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子融合蛋白) 的糖基结构,发现当编码酿酒酵母α-1,2-甘露糖苷酶 (MnsI) 基因的内质网定位信号与带有完整C-端催化区的拟南芥MDSI基因融合表达时,毕赤酵母工程菌株能够合成Man5GlcNAc2哺乳动物甘露糖型糖蛋白。这为在酵母体内合成类似于哺乳动物杂合型或复杂型糖基化修饰的糖蛋白奠定了基础。     

糖蛋白折叠质量的监控机制

内质网是一种重要的真核细胞器,糖蛋白的糖基化开始于其中.在内质网中永久性折叠错误糖蛋白或幼稚型糖链糖蛋白,以及突变的糖蛋白被阻止进入高尔基体,而是选择性地被运到胞质,然后在蛋白酶体中被降解.至少两大分子伴侣家族结合蛋白（BiP）和钙联结蛋白（CNX）/钙网蛋白（CRT）参与了糖蛋白折叠的质量控制过程.     

二维电泳和质谱技术鉴定肝癌血清差异表达的N-连接糖蛋白

缺乏有效的早期诊断方法是导致肝细胞癌(hepatocellular carcinoma, HCC)预后极差的主要原因之一.蛋白质异常糖基化与恶性肿瘤细胞侵袭、转移等生物学过程关系密切,人体内至少有50%的蛋白质发生了糖基化修饰.本实验采用IgY12去除血清高丰度蛋白、多植物凝集素亲和层析技术分别从20例肝癌和年龄、性别匹配的20例非癌慢性肝病患者血清中纯化N 连接糖蛋白、二维电泳分析差异表达的蛋白质斑点,质谱检测、生物信息学等技术鉴定了18个差异表达的糖蛋白和/或其异质体（12种高表达和6种低表达）.ExPASy数据库比对结果表明,本实验鉴定的糖蛋白质分子含有至少1个已报道的N 糖基化位点.这些差异表达的糖蛋白属于急性期反应蛋白,分别具有蛋白酶抑制、生物转运、凝血和纤溶等功能,表明肝癌的发生发展过程中机体产生的急性期反应物可能是潜在的肝癌血清标志物.     

烟草细胞中高效表达的药用蛋白可以提高血清的半衰期

小分子治疗蛋白, 如干扰素α2b(IFNα2)和人生长激素(hGH), 由于其对血清蛋白酶的易感性及分子小, 可被肾迅速清除, 因而一般在血清中的半衰期都很短。化学衍生处理虽可以克服这些问题, 但却要以降低蛋白的生物活性为代价。本研究建立了一种新方法, 使干扰素α2b (IFNα2)和人类生长激素(hGH)在烟草细胞中高效表达为阿拉伯半乳糖聚糖糖蛋白嵌合体(AGP)。这样不仅提高了药用蛋白的产量, 而且提高了其血清半衰期。这种嵌合糖蛋白的分泌量比没有糖基化时高500~1800 倍。重要的是, 与未糖基化的干扰素和人生长激素相比, 这种嵌合糖蛋白的体内血半衰期提高13倍, 生物活性仍保持与未糖基化时相似。这种嵌合糖蛋白注射到小鼠体内未引起免疫性反应。     

糖基转移酶和去糖基化酶

在糖基化工程中,通过酶法对蛋白质进行糖基化修饰和对天然糖蛋白去糖基化是研究糖蛋白结构与功能的重要手段。本文综述了近年来所纯化的主要的糖基化转移酶和去糖基化酶的性质和应用。     

糖基转移酶在去糖基化酶

在糖基化工程中,通过酶法对蛋白质进行糖基化和修饰和对天然糖蛋白去糖基化是研究糖蛋白结构与功能的重要手段。本文综述了近年来所纯化的主要的糖基化转移酶和去糖基化酶的性质和应用。     

凝集素芯片技术检测糖蛋白方法的建立及初步应用

建立了凝集素芯片技术检测糖蛋白的方法,对实验条件进行了优化,应用凝集素芯片初步检测分析了Chang?蒺s liver正常肝细胞总蛋白中的糖蛋白糖链构成．将凝集素ConA、GNA固定于环氧化修饰的玻片表面,用Cy3标记标准糖蛋白RNaseB,利用凝集素识别特异糖链的原理建立凝集素芯片检测糖蛋白的方法．摸索出最佳封闭剂是含1% BSA的磷酸缓冲液,最佳孵育时间及温度为3 h和室温,最佳孵育缓冲液为含1% BSA和0.05% Tween-20的磷酸缓冲液,并用甘露糖抑制实验验证了凝集素芯片结合的特异性．用包含10种凝集素的芯片,成功解析了标准糖蛋白RNaseB、Fetuin的糖链构成,证实了凝集素芯片检测糖蛋白糖链的可行性．最后用凝集素芯片初步检测分析了Chang?蒺s liver正常肝细胞总蛋白中的糖蛋白糖链构成,发现 Chang's liver正常肝细胞总蛋白中的糖蛋白可能有多价 Sia或GlcNAc、terminalα-1,3 mannose、GalNAc、Galβ-1,4GlcNAc这些糖链结构的存在．蛋白质糖基化是一种重要的翻译后修饰,它在微生物感染、细胞分化、肿瘤转移、细胞癌变等生命活动中起着重要作用,因此近年来蛋白质的糖基化研究受到广泛的重视,但由于缺乏一种简便、快速、高通量的检测手段,蛋白质糖基化修饰的研究发展缓慢．凝集素芯片技术的出现实现了对糖蛋白的快速、准确、高通量的检测 分析．     

原核生物蛋白O-糖基化的研究进展

自从在原核生物中发现蛋白糖基化之后,越来越多的O-糖基化机制在不同种属的细菌中被发现。本文根据对O-寡糖基转移酶(O-oligosaccharide transferase,OTase)的依赖与否,将原核生物的O-糖基化分为OTase非依赖型和OTase依赖型,并分别对这两种糖基化机制进行了详细阐述。通过对不同的O-糖基化机制的深入了解,为以后更好地利用这些途径来合成工程化的目标糖蛋白奠定基础。     

毕赤酵母蛋白质糖基化途径的改造

【背景】以酵母为宿主生产的蛋白往往发生过糖基化,形成高甘露糖型的N-糖基化。高甘露糖型的结构易在人体中引起免疫反应,这是酵母不能用于绝大部分糖蛋白药物生产的主要限制因素。因此,构建表达人源糖基化糖蛋白的酵母底盘细胞将为糖蛋白药物的生产提供强有力的工具。库德里阿兹威氏毕赤酵母(Pichia kudriavzevii)具有极强的抗逆性且生长迅速,是一种近年来备受关注的非典型性酵母,对其进行糖基化途径的改造将具有巨大的应用前景。【目的】对酵母N-糖基化途径的改造,首先要使其N-糖基化转变为Man₅GlcNAc₂核心结构,本研究对P. kudriavzevii的och1基因进行敲除并引入源自曲霉的msd S基因,以改变其分泌糖蛋白N-糖链的糖型结构。【方法】通过基因编辑对P. kudriavzevii的N-糖基化途径进行改造,获得P. kudriavzeviiΔura3Δoch1::msd S菌株,分析P. kudriavzeviiΔura3Δoch1::msd S菌株分泌糖蛋白上N-糖组的变化。【结果】与野生型P. kudriavzevii相...     

杆状病毒糖蛋白的结构与功能

杆状病毒是以无脊椎动物为专性寄主的多家族病毒,作为有效的生物杀虫剂,有着广泛的应用前景。它所含的糖蛋白在病毒繁殖、感染宿主的生命周期中,特别是在细胞识别、分泌以及在蛋白质的加工、折叠和稳定方面,都起着不容忽视的重要作用。不同的糖蛋白,不同的连接方式具有不同的功能。研究表明,N聚糖的初级作用是诱导其发挥功能所必需的构象,杆状病毒GP64蛋白是一种受体细胞连接蛋白,也是病毒粒子端粒的成分。GP37糖蛋白可能在昆虫病毒复制周期中起重要作用。在研究细胞质和细胞核内的蛋白质的糖基化水平发现,当T淋巴细胞激活时,核内糖基化水平迅速增加,而细胞质内的蛋白质糖基化水平则降低。因此在生物合成期间,糖蛋白缺乏某些聚糖或阻断糖基化的某一步都会使分子在细胞内的运输受损及其功能异常。     

钠离子通道β4亚基糖基化的初步研究

异常表达的糖蛋白与PD等多种神经退行性疾病有关。糖蛋白组学研究发现,电压门控钠离子通道β4亚基在PD病人脑组织中表达明显增加。为了深入探索β4亚基及其糖链在帕金森发生发展中的作用,采用PD转基因鼠对其表达进行验证,对其潜在的糖基化位点进行定点突变,构建重组表达质粒。结果发现,在新生PD转基因鼠和野生成鼠脑组织中有~38kDa蛋白条带表达,而在新生野生鼠脑组织中不表达;用PNGase F酶处理去除糖链后,~38kDa蛋白条带变成迁移速递更快的较小分子量条带,说明β4亚基是高度糖基化的蛋白,并且其糖基化与生长发育有关。将突变重组质粒转入HEK-293细胞和小鼠神经瘤细胞Neuro2A中表达,结果发现突变型质粒分子量明显低于野生型。为研究β4亚基及其糖链的功能提供了一定的实验数据并打下了基础。     

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.