天然产物的糖基化及糖基侧链改造

抗生素和抗癌药物等多种天然产物的活性都依赖于其糖基侧链,糖基侧链结构的变化对母体化合物的生物活性、底物适应性及药理学性质具有重要影响。糖基侧链结构变化多端,修饰、改变天然产物的糖基侧链已成为获得临床候选药物的重要方法。利用化学法和酶法,研究者创造了多种改造天然产物糖基化的方法。详细介绍了天然产物的糖基化过程,并从组合生物学、糖基转移酶改造、糖类随机化及新型糖类随机化和糖基转移酶可逆性四方面阐述了糖基侧链的改造方法。     

糖核苷酸类化合物的合成与在生物学研究中的应用

糖基化是指在酶的作用下,蛋白质、脂质或小分子等连上糖类化合物的过程.它在生物体内广泛存在并有十分重要的生物学意艾.它是通过糖基转移酶催化完成的,其中糖核苷酸是糖基化过程中糖的供体.本文简要叙述了糖核苷酸类化合物的有机合成和生化合成的方法以及该类化合物在抗生素糖基化途径研究、糖基转移酶的生物化学研究和化学生物学机理研究中的应用.     

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。     

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.     

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。     

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．     

糖基转移酶超家族

糖基转移酶在糖基化反应中发挥作用,能够催化活性糖基从糖基供体转移到糖基受体,并形成糖苷键。生物体中存在着数量庞大的糖基转移酶类,形成超基因家族。本文概述了目前糖基转移酶的鉴定方法、划分归类以及与该基因家族有关的系统进化问题,并对高等植物基因组中该家族的进化研究进行展望。     

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。     

放线菌天然产物糖基化改造研究进展

放线菌可以产生结构多样的天然产物, 其中包括很多重要的抗菌和抗肿瘤药物。糖基化修饰在天然产物中广泛存在, 糖基侧链的变化往往会影响天然产物的生物活性。本文综述了放线菌来源天然产物糖基化改造的研究进展。糖基侧链改造的方法主要分为体内基因工程和体外酶学法。运用这两种方法已经成功对多种天然产物进行了糖基侧链改造, 获得了大量带有新糖基修饰的天然产物, 其中有些生物活性得以提高。天然产物糖基侧链改造为新药开发提供了一个重要的途径。     

分子伴侣协助下抗肿瘤抗生素美达霉素生物合成中的糖基转移酶Med-ORF8 的原核表达

糖基转移酶在天然产物的糖基化修饰过程中起关键作用。目前链霉菌源抗肿瘤抗生素美达霉素(Medermycin)生物合成途径中的糖基转移酶Med-ORF8的原核表达及酶学性质还未有研究。首先通过结构模拟确定Med-ORF8的端部加上His-标签不会影响其三维结构的正确折叠,然后利用2种pET原核表达载体来进行Med-ORF8的原核表达,发现以pET-28a(+)为载体进行表达时,目的蛋白产量非常高,但是以不可溶的包涵体形式为主。当分子伴侣基因(编码大肠杆菌触发因子)与Med-ORF8的编码基因共表达时,在优化诱导条件的情况下,可以有效减少包涵体的形成,提高了Med-ORF8的可溶性表达效率,为Med-ORF8的酶学分析打下基础。     

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。     

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。     

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…     

植物花青素糖基转移酶研究进展

花青素是植物体内重要的次生代谢物,具有较强的药理活性,如抗氧化、抗癌等,广泛用于营养保健领域。自然条件下,植物体内的花青素以糖苷形式存在,带有各种糖基化修饰,而花青素糖基转移酶是专门负责催化这种糖基化反应的酶,能够把糖基供体转移到花青素不同的位点,形成了不同的花青素种类,从而改变这些分子的特性,影响生物活性和药用功能。本文重点综述了植物花青素糖基转移酶的分类和修饰反应特点,以及主要花青素资源植物中糖基转移酶的研究进展,有助于深入挖掘和鉴定植物中花青素相关糖基转移酶,解析其催化和调控机理,为花青素生物合成、富含花青素的植物资源研发提供新的思路。     

天然产物的C-糖基化研究进展

自然界中的天然产物在其结构上存在各种修饰,C-糖基化为其中一种比较稀少的修饰方式.C-C糖苷键的形成由C-糖基转移酶负责催化.含C-糖基的化合物多数来自微生物,但高等植物也会有少量积累.综述了近些年来在天然产物C-糖基化方面的研究工作,并对其在药物开发方面的潜力进行了展望.     

蔗糖磷酸化酶及其在糖基化反应中的应用

糖基化反应能有效改善化合物的水溶性、稳定性、生物利用度等性质,利用糖苷水解酶类和糖基转移酶类对生物活性化合物进行糖基化修饰已成为研究热点。相比于糖基转移酶类,糖苷水解酶类在大规模催化中具有来源丰富、成本低的优势。其中,蔗糖磷酸化酶因其卓越的糖基化活性和广泛的底物特异性,在化工领域受到人们的广泛关注。文中综述了蔗糖磷酸化酶的结构与催化特性,概述了蔗糖磷酸化酶的定向改造,同时系统性地总结了蔗糖磷酸化酶在糖基化反应中的应用及与其他酶的联合应用。并且,基于蔗糖磷酸化酶的研究现状,结合笔者研究团队的多年工作经验,探讨了该课题的未来发展方向。     

葡萄柚中糖基转移酶对槲皮素及其类似物催化机制探讨

研究了葡萄柚中糖基转移酶(FGT)作为催化酶,以UDP-葡萄糖、UDP-N-乙酰-D-氨基葡萄糖、UDP-甘露糖为糖基供体,槲皮素、柚皮素、柚皮苷为糖基受体,研究糖基化合成情况。通过高效液相、质谱及核磁共振氢谱对产物反应进行检测。确定了槲皮素与UDP-葡萄糖、UDP-N-乙酰-D-氨基葡萄糖可以发生糖基化反应,生成的槲皮素糖苷分子量分别为464、505。根据核磁结果鉴定,所得到的产物结构分别为槲皮素-3-O-β-D葡萄糖苷、槲皮素3-O-β-D-N-乙酰-D-氨基葡萄糖苷。以FGT酶为催化酶,对槲皮素进行了糖基化修饰。     

植物UDP-糖基转移酶分类、功能以及进化

糖基转移酶(glycosyltransferases,GT;EC 2.4.x.y)是一个多成员的基因家族,根据其底物特异性和催化特异性被分为99个不同的家族。糖基化反应是由GT催化的一些糖类或非糖类生物分子附加糖基形成共价结合的过程。家族1糖基转移酶一般以尿苷二磷酸-糖(UDP-糖)作为糖基供体,催化糖分子转移到受体分子上,从而调节受体分子生物活性,水溶性和稳定性等。在调节植物激素平衡、内外源物质的解毒以及防御反应和次生代谢产物的修饰方面发挥着重要作用。本综述对UDP-糖基转移酶的分类、命名、功能以及进化进行综述,以期为糖基转移酶相关研究提供一定参考。