分享一篇发表在Nature Chemical Biology上的文章“Spatiotemporal control of subcellular O-GlcNAc signaling using Opto-OGT”，本文的通讯作者是来自新加坡科技研究局的Weiping Han教授和耶鲁大学医学院的Xiaoyong Yang教授，研究方向都是代谢稳态和调控。
O-连接的β-N-乙酰氨基葡萄糖 （O-GlcNAc）修饰是多细胞生物中的一种保守的翻译后修饰类型，在O-GlcNAc转移酶（OGT）的作用下影响细胞中的转录、翻译、细胞周期等多种生命进程。有研究表明， O-GlcNAc修饰的动态变化与许多生物过程密切相关，但传统的技术难以精确控制其时空模式。因此，在本文中作者发展了一种光遗传学调控策略Opto-OGT，通过光刺激对OGT的活性进行精准的时空控制。在Opto-OGT系统的设计上，作者希望在OGT的底物结合位点放置阻断剂，他们选用了隐花色素蛋白CRY2，将其以mCherry为linker融合表达在OGT的C端，制备了OGT-mCherry-CRY2融合蛋白。在蓝光的激发下，CRY2发生构象变化，释放出底物结合位点从而激活OGT。作者首先通过细胞实验证明了蓝光的处理确实会增加总体的O-GlcNAc水平。并且他们也通过鉴定相互作用组证明了Opto-OGT与OGT的相互作用组相似。随后，作者进行了动力学实验，他们发现OGT-mCherry-CRY2可以在蓝光照射5min内形成寡聚体并上调OGT的水平，而置于黑暗中后在5-7min就可恢复至基础水平，表明了Opto-OGT的活性是可逆的。随后，作者希望采用Opto-OGT作为一种新的光遗传学工具来研究葡萄糖感应途径。有研究表明AMPK、OGT和mTORC可以感知葡萄糖浓度并激活相应的信号途径。作者发现在蓝光照射时，AMPK、ACC与S6的磷酸化水平与葡萄糖刺激下的磷酸化水平变化相似，他们也发现虽然AMPK的磷酸化水平没有变化但O-GlcNAc修饰水平发生了显著增加，表明可能存在一些独立于磷酸化的调节过程。另外，在这个过程中他们也发现了一些O-GlcNAc修饰与磷酸化修饰之间的串扰。此外，为实现亚细胞水平的O-GlcNAc修饰调控，作者设计了一种定位于线粒体外膜的CIBN-GFP-micro蛋白，在蓝光照射下由于释放出的CRY2可以与CIBN相互作用将Opto-OGT锚定到线粒体，从而选择性地增加线粒体的 O-GlcNAc 水平。总的来说，在这篇文章中作者发展了一种用于可逆调控OGT活性的光遗传学工具Opto-OGT，实现了对OGT功能的研究以及亚细胞水平的O-GlcNAc修饰调控。原文链接：https://www.nature.com/articles/s41589-024-01770-7文章引用：10.1038/s41589-024-01770-7
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