为大家推荐一篇发表在Molecular Cell上的文章，文章标题是“ER chaperones use a protein folding and quality control glyco-code”。本文通讯作者是来自马萨诸塞大学阿姆赫斯特分校生物化学与分子生物系的Daniel N. Hebert教授，其课题组致力于活细胞分泌途径中蛋白的成熟与降解过程等方面的研究。本文中，作者通过经典生化策略与定量蛋白质组学策略，成功实现基于N-聚糖的Serpins蛋白折叠、质量控制与运输机制的揭示。
蛋白质的分泌很大程度依赖于内质网（ER）的功能。超过三分之一的人类蛋白质组通过ER信号序列实现有效分泌，而内质网指导分泌途径中的蛋白进行折叠、修饰与组装，以此维持分泌过程的稳定。而在此过程中，内质网需要通过一系列质量控制过程，评估分泌蛋白的结构完整性与后续分泌的能力。然而，此前的研究中，研究者并没有对此过程实现完整的解析。为了解决这一问题，本文中，作者对其中N-聚糖（N-glycan）相关过程进行了解析。绝大多数分泌途径底物蛋白在内质网中被N-糖基化，而此时的N-聚糖可以作为质量控制标签，指导蛋白后续过程。以AAT和ATIII两种Serpins蛋白为例，通过放射性脉冲示踪实验，他们发现，两种蛋白可以在标记后30 min后分泌到培养上清中。而将其糖基化位点进行突变后，两种蛋白的分泌受到了严重的阻碍。由此可知，N-glycan对其分泌过程非常重要。进一步对这两种Serpins蛋白上的聚糖修饰进行分析，他们意识到，与N端前50个氨基酸上不含有N-聚糖修饰的ATIII相比，AAT在N46上存在糖基化修饰。基于此，他们发现凝集素伴侣可以对早期AAT折叠和分泌有有效贡献，而对ATIII则在后期才有所贡献。预测模型指出，BiP可以辅助ATIII的折叠，而对AAT则没有。因此，他们通过免疫共沉淀技术，确定了此类相互作用的真实性。后续实验中，通过基因敲除、回补，他们确定AAT和ATIII均被蛋白质折叠传感器UGGT识别与修饰，最终实现质量控制。
基于此结论，他们在AAT、ATIII及其疾病突变状态下的UGGT修饰的水平和位点进行了糖蛋白质组学的分析。在凝集素伴侣蛋白抑制剂DNJ存在的情况下，将ALG敲除细胞的裂解液与伴侣状凝集素CRT及其凝集素功能缺失突变体进行共孵育，并将纯化出的蛋白进行蛋白质组学质谱样品制备，并通过TMT进行多标相对定量。结果显示，野生型的ATIII比野生型的AAT更有效地被葡萄糖化，同时其对应突变体的糖基化水平相比野生型来说显著增加。这些结果为这些突变体的ER驻留及其疾病表型提供了潜在的解释。
综上，本文中，作者通过经典生化和定量糖蛋白质组学策略，成功鉴定揭示了基于N-聚糖的内质网质量控制机制，对其疾病相关的诊断与治疗来说具有重要意义。
本文作者：KLH
责任编辑：WFZ
文章链接：
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S109727652300922X?via%3Dihub
原文引用：DOI: 10.1016/j.molcel.2023.11.006
目前评论：