O连接N-乙酰葡萄糖胺糖基化修饰在神经退行性疾病中的研究进展

O连接N-乙酰葡萄糖胺(O-GlcNAc)糖基化是一种由O-键连接的乙酰氨基葡萄糖和胞内蛋白上的丝氨酸/苏氨酸残基形成的蛋白质翻译后修饰。O-GlcNAc糖基化修饰在脑内普遍存在,其与转录、翻译和蛋白稳态等关系密切。O-GlcNAc糖基化修饰参与多种神经系统变性疾病的发生发展,但其调控机制尚不清楚。现就O-GlcNAc糖基化修饰与神经系统退行性病变的关系作一综述。

O连接N-乙酰葡萄糖胺糖基化在正常肝脏及肝脏疾病中的作用的研究进展

O连接N-乙酰葡萄糖胺(O-GlcNAc)糖基化是将O-GlcNAc连接到靶蛋白的丝氨酸或苏氨酸位点上的一种蛋白质翻译后修饰,参与酶活性、蛋白稳定性、转录因子活性、蛋白质的亚细胞定位、分子之间相互作用等的调控。O-GlcNAc糖基化的异常与多种疾病相关,可能是一种全新的疾病治疗靶点。肝脏的生理稳态及各类疾病的发生、发展均与O-GlcNAc糖基化的失调密切相关。基于此,本文对O-GlcNAc糖基化在正常肝脏功能及非酒精性脂肪性肝病、肝细胞癌、肝损伤与再生中的作用的研究进展进行综述,旨在为肝脏疾病的治疗提供新思路。

窖蛋白-1通过增强氧连接的N-乙酰葡糖胺糖基转移酶表达诱导小鼠肝癌细胞的迁移和侵袭

窖蛋白-1(caveolin-1,Cav-1)是胞膜窖的主要结构和功能蛋白质,参与调控多种细胞信号转导过程。然而,Cav-1调节蛋白质糖基化修饰和肿瘤转移作用机制尚不明确。本研究在小鼠肝癌细胞中证明,Cav-1能够促进蛋白质的氧连接的N-乙酰葡糖胺(O-linked N-acetylglucosamine,O-GlcNAc)糖基化及其O-GlcNAc转移酶(O-GlcNAc transferase,OGT)的表达,增强了小鼠肝癌细胞的迁移和侵袭潜能。RT-qPCR、Western印迹和双荧光素酶报告基因结果显示,Cav-1通过下调转录因子RUNX2表达,抑制了miR24的转录(P<0.05)。随后研究结果表明,miR24能够靶向Ogt mRNA 3′-UTR并抑制其表达(P<0.05)。这使得Cav-1通过RUNX2/miR24正向调控OGT的表达和O-GlcNAc糖基化,最终导致小鼠肝癌细胞迁移和侵袭潜能增加。这些结果揭示了Cav-1调控糖基转移酶OGT表达和蛋白质O-GlcNAc糖基化的新机制,为肝癌的发生发展机制研究提供了新的理论和实验依据。

N-乙酰葡萄糖胺糖基化修饰与糖尿病、阿尔茨海默病及心脏病的关系

蛋白质的O位N-乙酰葡萄糖胺(O-GlcNAc)糖基化作为一种区别于一般糖基化的翻译后修饰,会使蛋白质的功能发生多种改变。近年的研究发现,蛋白质O-GlcNAc糖基化修饰参与糖尿病、阿尔茨海默病与心脏病等多种疾病病理生理过程,因此对其研究具有积极意义。本文对蛋白质O-GlcNAc糖基化修饰与糖尿病、阿尔茨海默病和心脏病发生的关系作一综述。

3,8'-联芹菜苷元通过抑制氧连接氮乙酰葡糖胺转移酶(OGT)降低HeLa细胞迁移侵袭潜能

目的筛选具有氧连接氮乙酰葡糖胺转移酶(O-linked N-acetylglucosamine transferase,OGT)抑制活性的天然产物化合物,分析其抗肿瘤细胞迁移侵袭活性。方法对10种四氢穗花杉双黄酮天然产物类似物与OGT进行分子对接结合能分析,在无细胞反应体系中比较这些化合物的OGT抑制活性;Western blot法检测3,8'-联芹菜苷元对人宫颈癌细胞系HeLa氧连接氮乙酰葡糖胺(O-GlcNAc)修饰的抑制情况;采用细胞划痕和Transwell法观察3,8'-联芹菜苷元对HeLa细胞迁移侵袭潜能的影响。结果3,8'-联芹菜苷元具有优于四氢穗花杉双黄酮的OGT结合能和抑制活性,以时间和浓度梯度方式抑制OGT活性,降低HeLa细胞内的O-GlcNAc修饰,抑制HeLa细胞的迁移侵袭潜能。结论3,8'-联芹菜苷元能够抑制OGT活性,降低细胞内蛋白质的O-GlcNAc修饰,进而阻止肿瘤细胞迁移侵袭。

葡糖酰胺(O-GlcNAc)修饰:细胞内糖基化的前世今生

糖基化是一种古老的蛋白质翻译后修饰,常见于细胞外的糖被结构和细胞内部的内质网和高尔基体内。近年来,一种细胞内的糖基化修饰逐渐被大家所认识,这就是氧连接的N-乙酰葡糖胺(O-linkedβ-N-acetylglucosamine,O-GlcNAc)。它是唯一发生在细胞内的参与信号转导的糖修饰,一般发生于细胞质和细胞核中。自从20世纪80年代发现O-GlcNAc以来,生物学家和化学家一直在研究它修饰的位点和行使的生物学功能。O-GlcNAc修饰发生在丝氨酸和苏氨酸上,因此可以与磷酸化之间形成阴阳关系并参与信号转导过程。但由于其低丰度易水解的特点导致难以鉴定位点,又使研究人员难以见其真容。本文将回顾O-GlcNAc修饰的发现历史,介绍近年来发展的化学生物学手段对其位点的鉴定,并着重阐释该修饰在细胞周期以及表观遗传等生物过程中的功能。随着学科交叉及质谱技术的发展,古老而弥新的糖基化修饰将绽放出新的花蕾。

O-连接N-乙酰葡糖胺转移酶抑制剂的筛选与活性分析

利用药物发现软件Discovery Studio 4.5(DS),以基于结构的虚拟筛选天然产物化合物库的方法,获得O-连接N-乙酰葡糖胺转移酶(OGT)天然产物抑制剂阿曼托双黄酮(AF).AF能够在体外抑制OGT的酶活.分子动力学(MD)模拟实验结果表明,AF能够稳定结合在OGT蛋白的底物结合口袋中,并与口袋附近多个氨基酸形成氢键.细胞内活性检测结果表明,AF能够有效抑制蛋白质的O-GlcNAc修饰,具有良好的OGT抑制活性.

O-GlcNAc糖基化修饰在恶性肿瘤中作用的研究进展

O连接N-乙酰氨基葡萄糖(O-GlcNAc)糖基化修饰是一种动态可逆的蛋白质翻译后单糖修饰,通过β-糖苷键将GlcNAc连接到蛋白质的丝氨酸或苏氨酸残基上,对维持正常的细胞功能至关重要。近年研究发现,在结肠癌、肝癌、宫颈癌、乳腺癌等实体肿瘤中O-GlcNAc糖基化修饰异常。O-GlcNAc糖基化修饰异常是肿瘤细胞的重要特征之一,不仅能促进肿瘤细胞恶性增殖、侵袭、迁移以及血管生成和免疫逃逸,增强干细胞特性和耐药性,还能干扰细胞内葡萄糖、脂质和氨基酸代谢。但目前O-GlcNAc糖基化修饰在恶性肿瘤中的确切作用机制尚不完全清楚,还有待于进一步研究。

从蛋白质糖基化的结构到功能:以丝氨酸/苏氨酸O-(N-乙酰)葡糖胺修饰为例

糖基化作为一种重要的翻译后修饰广泛存在于蛋白质上,对蛋白质的结构和功能具有重要的调控作用。这些糖基化可以发生在各种氨基酸侧链上,且具有很高的结构多样性。然而,在生命科学与化学生物学相关学科的本科生教学中,蛋白质的糖基化修饰却常常被忽略。基于对丝氨酸/苏氨酸O-(N-乙酰)葡糖胺修饰愈发深入的了解,本文将从该修饰的发生、特性和生物学功能等方面进行阐述,通过与磷酸化修饰这一普遍存在的修饰模式的比较,阐明其对于教学和科研的重要性。

氧连接的N-乙酰葡糖胺修饰在缺血性疾病损伤中的作用研究进展

氧连接的N-乙酰葡糖胺(O-linkedβ-N-acetylglucosamine,O-GlcNAc)修饰是一种在细胞中广泛存在的蛋白质翻译后修饰方式,在相关酶的作用下,将N-乙酰氨基葡萄糖可逆地连接于丝氨酸/苏氨酸末端。缺血性疾病损伤是由于组织血流灌注不足导致局部组织或细胞发生缺氧损伤的现象,其转归受到O-GlcNAc修饰的影响。文章通过综述O-GlcNAc修饰在缺血性疾病损伤中通过介导线粒体分裂、细胞凋亡、内质网应激、细胞能量代谢、自噬及氧化应激现象,从而预防和缓解缺血、缺氧对细胞的损伤,旨在探索O-GlcNAc修饰在缺血性损伤疾病中发挥的保护作用,并为后续临床上预防和降低缺血性疾病损伤提供新的治疗思路。

O位N-乙酰葡糖胺修饰异常与胰岛素抵抗

O位N-乙酰葡糖胺(O-GlcNAc)修饰普遍存在于许多胞浆蛋白与核蛋白中,并且与磷酸化体系竞争相同的丝氨酸/苏氨酸残基位点,进而调节细胞内重要的生理过程。胰岛素抵抗是指胰岛素刺激肌肉和脂肪细胞摄取和利用葡萄糖的能力降低。高血糖能提高细胞内己糖胺通路的活性,使参与信号转导的蛋白质的O-GlcNAc修饰水平异常升高,打破了O-GlcNAc修饰与磷酸化的动态平衡,诱导胰岛素抵抗。本文就近年来有关O-GlcNAc修饰异常与胰岛素抵抗的相互关系做一综述。

蛋白质氧位N-乙酰葡萄糖胺修饰对脓毒症大鼠肾脏的保护作用

目的探讨应用谷氨酰胺（Gln）增加蛋白质氧位N-乙酰葡萄糖胺（O-linked N-acetylglucosamine，O-GlcNAc）修饰对脓毒症大鼠。肾脏保护中的作用。方法雄性SD大鼠，体重180g-240g，完全随机法分为5组：对照组（S组，行开关腹手术，n=12）；脓毒症组[C组，行盲肠结扎穿孔（cecal ligation and puncture，CLP）术，n=16]；Gln治疗组（G组，行CLP术，术后即刻Gln 0．75g／kg微量泵注1h，n=16）；槲皮素＋Gln干预组（Q组，行CLP术，术毕时腹腔注射槲皮素0．4g／kg，继予Gln微量泵注，n=16）；四氧嘧啶＋Gln干预组（A组，行CLP术，术毕时腹腔注射四氧嘧啶90mg／kg后，继予Gln微量泵注，n=16）。维持麻醉并记录CLP术后16h血压。24h测动脉血气分析，血浆肌酐（Cr）、尿液肾损伤分子-1（kidney injury molecule-1，KIM-1）含量，肾组织匀浆热休克蛋白70（HSP70）、O-GlcNAc表达水平。结果CLP术后16h，C组平均动脉压（MAP）下降幅度超过基础值30％，G组、Q组、A组大鼠MAP下降明显，24h动脉血乳酸浓度c组、G组、Q组、A组较s组明显升高（P〈0．05）。CLP术后24h，C组血Cr为（57．4±4．9）mmol／L，尿KIM-1为（66．3±8．8）ng／L，较S组的血Cr（35．7±5．9）mmol／L、尿KIM-1（47．0±3．7）ng／L明显升高，G组血Cr为（42．2±5．4）mmol／L，尿KIM-1为（53．7±3．0）ng／L，较C组明显降低，Q、A两组血Cr分别为（51．4±2．9）、（57．4±2．6）mmol／L，尿KIM-1分别为（70．9±17．7）、（75．3±10．9）ng／L，较G组明显升高，差异均有统计学意义（P〈0．05）。肾组织蛋白质O-GlcNAc修饰水平G组较c组明显升高，A组较G组明显降低（P〈0．05）；肾组织HSP70表达C组较S组明显升高，G组较C组明显升高，Q、A组较G组明显下降（P〈0．05）。结论Gln通过增加细胞蛋白质O-GlcNAc修饰调节炎症反应，减轻脓毒症大鼠的肾损伤。

高糖诱导沉默信息调节因子1的氧连乙酰葡萄糖胺糖基化促进心肌细胞凋亡的机制研究

目的探讨沉默信息调节因子1(SIRT1)的氧连乙酰葡萄糖胺(O-GlcNAc)糖基化修饰介导的核因子(NF)-κB信号通路对心肌细胞损伤的调节作用。方法为了分析O-GlcNAc糖基转移酶(OGT)对SIRT1功能的影响, 将H9c2细胞分为正常葡萄糖(NG)组、高糖(HG, 30 mmol/L)组、HG+对照小干扰RNA(HG+siNC)组、HG+OGT siRNA(HG+siOGT)组、HG+对照质粒(HG+vector)组、HG+OGT过表达质粒(HG+OGT)组, 每组6个复孔。为了分析O-GlcNAc糖基化对SIRT1蛋白功能的影响, 将H9c2细胞分为NG组、HG组、HG+二甲基亚砜(HG+DMSO)组、HG+OGT抑制剂(HG+Ac-5SGlcNAc)组和HG+OGA抑制剂(HG+NButGT)组, 每组6个复孔。为了分析O-GlcNAc修饰位点突变对SIRT1功能的影响, 将H9c2细胞分为NG组、HG组、HG+Vector组、HG+SIRT1WT组和HG+SIRT1S549A组, 每组6个复孔。采用Western blotting检测细胞中SIRT1蛋白表达和O-GlcNAc糖基化修饰水平, 以及NF-κB信号通路表达水平, 使用2′, 7′-二氯荧光素和脱氧核糖核苷酸末端转移酶介导的缺口末端标记法(TUNEL)检测试剂盒检测细胞活性氧(ROS)和凋亡水平, 采用酶联免疫吸附试验(ELISA)检测细胞培养上清中炎症因子[白细胞介素(IL)-6、IL-1β和肿瘤坏死因子α(TNF-α)]水平。两组间比较采用t检验, 多组间比较采用单因素方差分析。结果与NG组相比, HG组H9c2细胞中SIRT1蛋白降低(P<0.001), OGT的表达水平升高(P<0.001), 同时H9c2细胞ROS和凋亡水平增加(P<0.05), NF-κB信号通路介导的炎症反应被激活(P<0.05);与HG+siNC组和HG+DMSO组比较, HG+siOGT组和HG+Ac-5SGlcNAc组H9c2细胞中SIRT1的O-GlcNAc修饰水平均降低(P<0.001), 细胞内ROS和凋亡水平降低(P<0.05), NF-κB信号通路介导的炎症反应被抑制(P<0.05);与HG+Vector组和HG+DMSO组比较, HG+OGT组和HG+NButGT组H9c2细胞中SIRT1的O-GlcNAc修饰水平增加(P<0.05), 细胞ROS和凋亡水平增加(P<0.05), NF-κB信号通路介导的炎症反应被激活(P<0.05)。与HG+SIRT1WT组比较, HG+SIRT1S549A组中H9c2细胞增殖能力降低(P<0.01), 细胞ROS和凋亡水平均增加(P<0.01), NF-κB信号通路水平增加(P<0.001)。结论高浓度葡萄糖通过增加SIRT1蛋白的O-GlcNAc糖基化修饰水平, 抑制SIRT1的蛋白水平和功能, 并导致细胞内NF-κB信号通路的激活, 增加高糖诱导的细胞炎症反应, 促进心肌细胞损伤。

己糖胺生物合成途径代谢酶与OGT介导的O-GlcNAc修饰在肿瘤中的研究进展

细胞代谢异常和能量失调被认为是癌症的重要标志。己糖胺生物合成途径(hexosamine biosynthetic pathway,HBP)在多数肿瘤中异常激活。葡萄糖、脂肪酸、氨基酸和谷氨酰胺等是肿瘤生长的重要营养物质,并作为HBP的底物用于合成尿苷二磷酸N-乙酰氨基葡萄糖胺(uridine diphosphate N-acetylglucosamine,UDP-GlcNAc)。UDP-GlcNAc是蛋白质发生氧连接的氮乙酰葡萄糖胺(O-linked N-acetylglucosamine,O-GlcNAc)修饰的供体底物,其被认为在细胞中扮演着“营养感受器”的角色。近年来,HBP代谢酶在癌症病理生理学中的作用被广泛研究,HBP介导的O-GlcNAc糖基化修饰与癌细胞的增殖、存活和转移密切相关。本文对HBP及其在肿瘤中的重要作用进行了综述,并且讨论了靶向HBP治疗癌症的潜在策略。

蛋白质O-GlcNAc修饰对缺血再灌注损伤保护机制的研究进展

蛋白质的修饰是研究蛋白质功能的重要内容和方向,氧连-N-乙酰葡糖胺(O-GlcNAc)修饰作为一种细胞内普遍存在的重要蛋白质修饰方式,可以改变蛋白质的功能、半衰期及其具体活性细胞的位置。近年来,随着O-GlcNAc修饰所调控的关键途径的发现,O-GlcNAc修饰在缺血再灌注损伤中的作用机制被进一步阐明,如何精准高效调控关键途径中蛋白的O-GlcNAc修饰水平成为当前研究的热点,对关键蛋白O-GlcNAc修饰水平的精准调控可以降低组织的缺血再灌注损伤,为临床缺血再灌注损伤的治疗提供了新的思路。

糖代谢与阿尔茨海默病关系的研究进展

近年来,随着老龄化的加剧,有关老年病的研究逐渐成为热点,而随着阿尔茨海默病(AD)的发病和致残率的加剧,AD受到了越来越多的关注。AD的发生与海马、海马旁回及扣带回的葡萄糖代谢密切相关,氧连N-乙酰葡糖胺(O-GlcNAc)糖基化修饰以及糖原合成激酶3β是参与这种葡萄糖代谢变化的重要指标。脑区葡萄糖代谢的变化亦与增龄性的衰老有关,AD的发生可能是增龄性的葡萄糖变化及相应病理特征出现等因素共同作用的结果。

重组O-GLcNAc糖基转移酶在昆虫细胞中的表达和纯化

蛋白质的 O- Glc NAc糖基化修饰是一种细胞核蛋白与细胞浆蛋白的蛋白质翻译后修饰。不同于膜蛋白和分泌蛋白的糖基化修饰 ,与蛋白质磷酸化修饰相似。催化蛋白质 O- Glc NAc糖基转移酶 ( OGT)已被克隆。用Hi5昆虫细胞系统表达并纯化了具有活性的重组 OGT。在 Hi5昆虫细胞中表达的鼠肝 OGT带有一 His 6标记片段。经镍离子螯合柱纯化后 ,其比活性达到 0 .88nmol· min- 1·m g- 1 OGT。因此本研究为进一步研究蛋白 O- Glc

白藜芦醇对肝癌HepG_2细胞中脂肪合成的抑制作用及其机制

目的:探讨白藜芦醇(Res)对肝癌HepG_2细胞脂肪合成的影响,阐明其可能机制。方法:体外培养HepG_2细胞,分为Res组(40μmol·L^(-1) DMSO稀释的Res作用24h)和对照组(相同浓度的DMSO作用24h)。收集细胞上清,ELISA法检测2组细胞中甘油三酯(TG)和总胆固醇(TC)水平。采用实时荧光定量PCR (qRT-PCR)和Western blotting法分别检测2组细胞中脂肪合成酶乙酰辅酶A羧化酶(ACC1)、脂肪酸合成酶(FASN)、硬脂酰辅酶A去饱和酶(SCD1)mRNA和蛋白表达水平,采用Western blotting法检测2组细胞中氧链接N乙酰葡糖胺(O-GlcNAc)糖基化水平。结果:与对照组比较,Res组细胞中TG和TC水平均下降,但差异无统计学意义(t1=1.886,P<0.05;t_2=2.457,P>0.05);与对照组比较,Res组细胞中ACC1、FASN、SCD1mRNA和蛋白表达水平均明显降低(P<0.05或P<0.01),O-GlcNAc糖基化水平明显降低(t=2.87,P<0.05)。结论:Res具有抑制肝癌HepG_2细胞脂肪合成的作用,其机制可能与降低细胞中O-GlcNAc糖基化水平和FASN表达有关。

OGT与AMPK相互调控的研究进展

O连接的N-乙酰葡萄糖胺修饰(O-GlcNAcylation)是一种位于细胞质和细胞核蛋白质丝氨酸/苏氨酸残基上的单糖修饰。O-GlcNAcylation是由两种酶控制的高度动态可逆的修饰,分别为催化O-GlcNAcylation的O-GlcNAc转移酶(OGT)和去除O-GlcNAcylation的糖苷酶(OGA)。AMP活化蛋白激酶(AMPK)是细胞和整个生物体水平上的能量代谢稳态的主传感器和中央调节器。OGT与AMPK之间存在着相互调控关系。O-GlcNAcylation调控的蛋白参与了几乎所有的生物学过程,其修饰水平与细胞代谢状态尤其是葡萄糖浓度密切相关。本文综述了OGT活性的调节方式以及AMPK的活化方式,并进一步论述了OGT与AMPK相互调控的研究进展。

重组茶树菇凝集素6二聚体的原核表达、纯化及糖结合活性鉴定

N-连接糖基化的N-乙酰葡萄糖胺(N-acetylglucosamine,GlcNAc)末端修饰是一种缩短的糖基化修饰,与多种疾病密切相关,例如自身免疫性疾病、癌症和神经退行性疾病等。然而,因为缺乏有效的识别工具导致对这种修饰的功能研究仍然是一个挑战。之前的研究已经表明,一种识别GlcNAc的茶树菇凝集素6(Agrocybe aegerita lectin recognizing GlcNAc,AANL6)对末端的GlcNAc糖结构特异性识别,但是亲和力较低。为了改造更高效的末端GlcNAc糖识别工具,AANL6通过二聚化来提高单体的亲和力。将AANL6单体通过中间的接头序列(linker)进行分子水平的二聚化,然后克隆到pET-30a质粒上,转化至大肠杆菌表达菌BL21中。确立最优的表达条件,并大量表达纯化AANL6二聚体蛋白(根据linker命名为PA6和EAA6)。随后对AANL6二聚体进行纯度、分子量和糖结合活性研究。SDS-PAGE结果显示,AANL6二聚体纯度较高(92.5%),分子量介于66.2~116 kD之间,符合预期值88 kD的大小。等温滴定热量法(isothermal titration calorimetry,ITC)检测结果显示,二聚化的AANL6显著提高了对GlcNAc的结合能力(P<0.01)。糖结合活性检测显示,AANL6二聚体对末端的GlcNAc糖基化修饰与单体相比有着更高的特异性。这些结果显示,AANL6二聚体通过二聚化显著提高了对末端GlcNAc糖基化的亲和力和特异性,这不仅为未来的末端GlcNAc糖基化修饰的功能提供有效的识别工具,而且提供了一种新的改造凝集素的策略。