Nat. Chem. Biol. | 用于杂合型N-糖的选择性生物正交探针

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分享一篇发表在Nature Chemical Biology上的文章,文章题目为“Selective bioorthogonal probe for N-glycan hybrid structures”,本文通讯作者为美国国立卫生研究院细胞与分子生物学实验室的John A. Hanover,他们课题组的主要研究方向为O-GlcNAc修饰如何影响细胞信号传导、基因表达和表观遗传学。

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糖基化修饰是一种普遍存在的修饰,蛋白上发生的糖基化修饰主要分为两种:N-糖修饰和O-糖修饰。前者是在酶的催化下,脂质连接的寡糖整个被转移到蛋白的天冬酰胺上,后者是酶使用尿苷二磷酸糖供体,将单糖转移到蛋白的丝氨酸或苏氨酸上,之后这些糖的结构会被进一步加工。蛋白上的N-糖修饰在许多生物过程中起着重要作用,N-糖结构有三种类型:寡甘露糖、杂合型和复合型,复合型和寡甘露糖结构的N-糖一直是许多研究的主题,但是杂合型的N-糖修饰研究相对较少,且也没有可用的工具来检测和研究杂合型N-糖修饰,本文作者开发了一种新型的生物正交探针,可以用于杂合型N-糖修饰的检测。
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作者认为在GlcNAlk的6位添加对甲苯磺酰基(Tosyl)可以增加底物的疏水性从而增加膜通透性,而且先前的研究表明,D-半乳糖的6-OTs衍生物在结构上与酶结合的中间产物类似,可以被进一步代谢。因此作者通过合成得到了GlcNAlk的衍生物MM-JH-1。实验表明MM-JH-1可以在细胞中产生很好的标记信号,且标记信号依赖于蛋白活性。检测细胞的代谢产物可以看到UDP-MM-JH-1的存在。作者通过实验确定了MM-JH-1选择性地标记在蛋白上而不是脂质、RNA或GPI锚蛋白中。分别使用抑制O-糖基化或者N-糖基化相关酶的抑制剂处理细胞再用MM-JH-1代谢标记,作者发现N-糖基化相关酶的抑制剂处理细胞会导致MM-JH-1标记信号显著下降,说明MM-JH-1是以酶促的方式选择性地掺入N-连接聚糖中。

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为了进一步确定MM-JH-1掺入的N-糖类型,作者使用不同的N-糖加工酶的抑制剂,检测不同抑制剂对MM-JH-1标记信号的影响,最终确定MM-JH-1选择性地掺入杂合型N-糖中,质谱实验也证明了这一点。之后,作者通过敲低、回补实验证实了MM-JH-1是经MGAT1催化代谢标记到杂合型N-糖上的。在实验过程中,作者发现MM-JH-1会在细胞核中产生标记信号,这是此前未被发现的一点,因此作者着重研究了核仁中MM-JH-1的标记信号,发现MM-JH-1主要是标记在纤维蛋白上,并尝试探究了MM-JH-1修饰在细胞核的纤维蛋白上的机制。

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综上所述,作者开发了一种用于检测杂合型N-糖修饰的生物正交探针。

本文作者:LZ
责任编辑:WYQ
原文链接:https://www.nature.com/articles/s41589-024-01756-5
文章引用:10.1038/s41589-024-01756-5


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