N-糖蛋白去糖基化酶(PNGase)的研究进展

N-糖蛋白去糖基化酶(PNGase)是一种广泛存在于真菌、植物、哺乳动物中的去糖基化酶,可以水解N-糖蛋白或N-糖肽上天冬酰胺与寡糖链连接的化学键,并释放出完整的N-寡糖。PNGase在生物体内参与蛋白质降解、器官发育、个体生长等过程。人PNGase基因功能缺陷会导致先天性去糖基化障碍,小鼠PNGase缺陷会导致胚胎致死性,线虫PNGase缺陷使其寿命下降。本文对PNGase在不同物种的分布、蛋白质结构、酶学功能及生物学功能进行阐述,为PNGase的生理病理功能及致病机制的基础研究提供思路,为PNGase作为糖生物学工具酶或药物开发的创新应用研究奠定基础。

N-甲基化嘌呤-DNA-糖基化酶在肺癌H446多药耐药细胞中的表达

目的本研究旨在观察N-甲基化嘌呤-DNA-糖基化酶在小细胞肺癌多药耐药细胞系H446/CDDP中的表达情况。方法以本所前期诱导成功的小细胞肺癌多药耐药细胞系H446/CDDP为研究对象,H446亲代细胞为对照,采用半定量RT-PCR法检测MPG基因mRNA的转录水平,免疫细胞化学法检测其蛋白表达。结果半定量RT-PCR显示,H446细胞MPG基因mRNA的转录量为0.19±0.15,H446/CDDP细胞为0.75±0.08;免疫细胞化学显示,H446/CDDP、H446细胞MPG蛋白表达呈阳性,均表达于细胞核。结论MPG的高表达可能同人小细胞肺癌多药耐药的产生有关。

辣椒疫霉(Phytophthora capsici)多聚半乳糖醛酸酶PCIPG2N-糖基化突变体的构建与表达分析

为研究辣椒疫霉(Phytophthora capsici)多聚半乳糖醛酸酶PCIPG2 N-糖基化对其酶活性的影响,从基因组文库中分离克隆到Pcipg2基因,利用定点突变技术突变3个潜在的糖基化位点(N34,N76,N137);构建并表达N-糖基化突变蛋白,并对突变蛋白进行温度和缓冲液体系处理检测其活性。结果发现Pcipg2基因在辣椒疫霉侵染寄主的前期表达并起重要作用。PCIPG2蛋白在30°C,pH5.0(P<0.05)的缓冲液环境下活性最高。单个的Pcipg2糖基化位点N34、N76、N137对PCIPG2的致病性起正调控作用,而3个糖基化位点相互协调的功能抑制PCIPG2的活性,在PCIPG2表达致病过程中起负调控。N-糖基化在PCIPG2酶活性上起直接作用,使得PCIPG2酶在较低水平上保持较高的稳定性。

昆虫与哺乳动物蛋白质N-糖基化修饰异同的比较及其潜在的应用意义

基于过去多年来所积累的关于昆虫蛋白质糖基化修饰的研究成果,对昆虫与哺乳动物的蛋白质N-糖基化修饰途径与分子机制的异同进行了比较分析,同时进一步讨论如何在人们前期研究的基础上,对昆虫杆状病毒表达系统的蛋白质糖基化修饰途径做些改造性工作,以期能够直接利用该昆虫杆状病毒表达系统生产人源化糖蛋白。

定向引入N⁃糖基化位点促进芳基醇氧化酶热稳定性及底物亲和力

芳基醇氧化酶在木质素降解过程中发挥重要作用,N-糖基化修饰影响其酶学性质。该文旨在通过研究刺芹侧耳(Pleurotus eryngii)来源的芳基醇氧化酶N-糖基化,来提高其热稳定性和底物亲和力。利用毕赤酵母GS115表达系统和定点突变技术,构建表达6种芳基醇氧化酶突变体蛋白,并对纯化后的野生型和突变体酶进行酶学性质和热稳定性分析。结果表明,芳基醇氧化酶N89和N249糖基化位点突变导致最适温度和70℃时酶热稳定性降低;在这个过程中,将其引入新的糖基化位点后的突变体,其最适酸碱度没有变化,最适温度以及70℃下的热稳定程度都明显优于野生型;以藜芦醇为底物时,突变体[AAO(F-X-N-X-T)]与底物亲和力最高。N-糖基化主要影响芳醇氧化酶的热稳定性,其中N89和N249位点的N-糖基化对酶的热稳定性起重要作用;引入N-糖基化位点[AAO(F-X-N-X-T)]能获得具有高活力和高稳定性的芳醇氧化酶。

哺乳动物N-糖基化途径中关键酶唾液酸合酶和CMP-唾液酸合成酶基因在转基因家蚕中的表达

对昆虫的N-糖基化途径进行修饰改变是扩展昆虫蛋白表达系统应用范围的重要途径。本研究利用基于piggyBac转座子的家蚕Bombyx mori转基因技术表达昆虫所缺乏的哺乳类糖基化途径中的关键基因,构建了可以同时表达小鼠Mus musculus唾液酸合酶和小鼠CMP-唾液酸合成酶两个基因的piggyBac表达载体,选用家蚕肌动蛋白A3启动子控制基因的表达,并导入3×P3启动子控制下的增强绿色荧光蛋白EGFP作为分子标记。在得到的G1代转基因家蚕中对转入的基因进行了分子水平的鉴定和分析,为在家蚕这种模式昆虫中模拟哺乳类糖基化途径奠定了基础。

人朊蛋白不同N-糖基化修饰突变体的构建及其在哺乳动物细胞中表达

构建并表达人朊蛋白N-糖基化修饰位点突变的真核表达载体,有助于进一步研究朊蛋白N-糖基化修饰的生物学功能。定点突变野生型人朊蛋白基因PRNP,将获得的突变体亚克隆至真核表达载体pcDNA3.1中,并在人宫颈癌细胞株HeLa中瞬时表达各种朊蛋白糖基化修饰位点突变体,利用免疫印迹和糖苷酶消化等糖蛋白分析方法鉴定表达产物的糖基化形式。经Western blot鉴定,野生型和突变型朊蛋白表达产物出现不同形式的泳动特征,分别出现特异性糖基化修饰的多个条带,单糖基化修饰的两条条带和无糖基化修饰的一条条带。经PNGase F糖苷酶消化,野生型和糖基化单点突变型表达产物均能被糖苷酶消化,其分子量下移,去糖基化突变型表达产物的分子条带位置不变。通过突变野生型人朊蛋白基因PRNP的N-糖基化修饰位点,获得单糖基化修饰和去N-糖基化修饰的6种人朊蛋白突变体,并能够在HeLa细胞株中瞬时表达单糖基化修饰和去N-糖基化修饰朊蛋白,为进一步研究朊蛋白的相关功能建立良好基础。

转基因植物重组糖蛋白糖基化研究现状与植物重组糖蛋白糖结构的改造策略

本文综述了转基因植物重组蛋白质糖基化的研究现状,并着重介绍了转基因重组蛋白N-糖链的结构以及改造植物重组糖蛋白的糖结构的两种重要策略--将蛋白表达产物滞留在细胞内质网中或改变植物的糖基化过程.最后对转基因植物重组蛋白糖链研究未来的发展作了展望.

糖蛋白过敏原N-糖链与过敏的相关性研究

糖蛋白是一种含有寡糖链的蛋白质,糖链与蛋白质之间以共价键相连。N-糖蛋白为常见过敏原之一,主要来源于食物、吸入物、昆虫毒素等,能够引起过敏反应。N-糖蛋白过敏原的N-糖链结构影响过敏原与IgE的结合,影响抗原提呈细胞(APC)对过敏原的识别和提呈。本文在介绍与过敏相关的N-糖蛋白、常见N-糖蛋白过敏原的N-糖链结构及与过敏相关的糖基化酶的基础上,进一步分析过敏原N-糖链影响过敏的机制,为临床预防与治疗过敏性疾病提供新的思路。

N-糖基化蛋白质组样品富集策略的研究进展

蛋白质的糖基化是生物体内重要的蛋白质翻译后修饰之一,但其丰度通常较低,糖基化蛋白质酶解肽段中仅有2%~5%为糖基化肽段,因此,为实现糖基化蛋白质组的深度覆盖分析,对糖基化蛋白质/肽段进行富集是非常必要的。该文对糖基化蛋白质组样品不同富集方法的原理、特点以及最新研究进展进行了综述,同时也对N-糖基化蛋白质组学富集策略的发展前景进行了展望。

N-糖基化对β-甘露聚糖酶在毕赤酵母中异源表达的影响

为研究N-糖基化对里氏木霉β-甘露聚糖酶(β-mannanase,Man1)在毕赤酵母GS115中异源表达的影响,采用定点突变的方法,将Man1上3个N-糖基化修饰位点(N131、N158和N329)上的天冬酰胺用中性谷氨酰胺取代。结果发现,N-糖基化位点的突变对Man1的转录水平无明显影响,突变后获得的Man1表观分子质量有轻微下降,与Man1相比,3个突变体N131、N158和N329的甘露聚糖酶活力分别降低了85.43%和79.48%和16.3%;而热稳定性分别提高了7.87%、13.5%和15.37%。由此可见,N-糖基化修饰对于β-甘露聚糖酶的高效表达是必需的,其中N131和N158糖基化位点尤为重要,但是会稍微降低β-甘露聚糖酶的热稳定性。

N-糖基化改造提高Aspergillus fumigatus生淀粉糖化酶的催化效率

生淀粉糖化酶(raw starch glucoamylase,RSGA)可以直接作用于未糊化淀粉颗粒。该研究基于Aspergillus fumigatus来源RSGA氨基酸序列分析发现,Asn121、Asn422和Asn610位点均为Asn-Xaa-Ser形式的糖基化基序,具有将其突变为Asn-Xaa-Thr形式糖基化基序的潜力。首先,利用NetNGlyc 1.0 Server评估突变序列N-糖基化的可能性,并获得突变体S123T(Asn121-Pro122-Thr123)、S424T(Asn422-Gly423-Thr424)和S612T(Asn610-Arg611-Thr612)。突变体在Komagataella phaffii中表达并完成糖基化,利用去糖基化酶EndoH处理进一步验证突变体均成功被糖基化。在此基础上,以生玉米淀粉为底物,在40℃,pH 4.6的条件下分析了突变体S123T、S424T和S612T的催化效率(k cat/K m),分别是RSGA的1.31、1.29和1.15倍,这主要是由于K m值降低导致突变体对底物的亲和力增加造成的。此外,蛋白浓度及十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰氨凝胶电泳(sodium dodecyl sulfate-polyacrylamide gel electrophoresis,SDS-PAGE)分析显示突变体S123T表达量提高了9.3%,且糖基化效果显著。酶学性质分析结果显示,重组酶的最适反应温度从70℃降低到60℃。研究结果表明,N-糖基化基序改造是一种有效的提高RSGA的催化效率的策略。

N-糖基化对重组木聚糖酶XynA酶学特性的影响

为实现木聚糖酶的高效表达,扩大实际生产应用,本实验将木聚糖酶基因xynA在毕赤酵母中进行重组表达,同时采用糖基化抑制剂衣霉素处理毕赤酵母细胞,以此来探讨N-糖基化对木聚糖酶Xyn A酶学性质的影响。结果表明,SDS-PAGE电泳图谱显示木聚糖酶XynA发生了N-糖基化修饰,分子量约为45 k Da,酶活为406.6 U/m L,最适p H及反应温度分别为5.0和65℃;而添加不同浓度衣霉素处理后的木聚糖酶最适p H不变,最适反应温度下降5℃,随着衣霉素浓度的增加,去糖基化的木聚糖酶酶活力、分泌量及温度稳定性均有所下降,且当衣霉素添加浓度为15μg/m L时,剩余酶活为53.6%。去糖基化的木聚糖酶耐受胃蛋白酶的能力较糖基化的有所增强,Na^+、K^+、Li^+、Ca^(2+)、Al^(3+)、EDTA相对于糖基化的木聚糖酶表现出了一定的激活作用。以上结果说明N-糖基化作为一种重要的翻译后修饰对木聚糖酶Xyn A的分泌及热稳定性有促进作用。

丙型肝炎病毒E2糖蛋白糖基化作用的研究

本研究构建丙型肝炎病毒(HCV)糖蛋白E2的N-糖基化位点定点突变体。采用高保真性的PfxDNA聚合酶设计两对引物分别引入两个突变位点通过PCR体外定点突变使E2第535、583位核苷酸由A突变为T从而使AAC编码的天冬酰氨突变为TAC编码的酪氨酸,使得N-糖苷化位点NNT、NST突变为YNT、YST。结果得到两个单位点以及一个双位点突变体,并将突变型E2连接到真核表达载体pcDNA3.1-/Myc-HisB上。成功获得的3个HCVE2糖蛋白糖基化位点定点突变体,为进一步进行HCVE2糖蛋白糖基化位点与分子伴侣之间的相互关系以及突变体对机体的免疫功能的影响的研究奠定了基础。

肝细胞肝癌中的N-糖基化相关的糖基转移酶的研究进展

肝细胞肝癌（hepatocellular carcinoma,HCC）是常见的恶性肿瘤之一,全球每年超过50万人确诊为HCC.我国HCC病死率占全球HCC病死率的50％,转移和复发是导致其高病死率的主要原因[2].HCC的诱发涉及多种因素,主要有肝炎病毒的感染、黄曲霉毒素的摄入、饮水中蓝藻毒素污染以及吸烟、酗酒等.随着研究的不断深入,人们发现,HCC的发生、转移等过程常伴随有HCC细胞表面糖蛋白的异常糖基化.异常糖基化是由一种或多种糖基转移酶（glycosyltransferase,GT）表达水平或活性改变引起的.对GT的研究可以为HCC的临床诊断以及抗HCC药物作用靶点的设计提供理论依据.

米糠蛋白糖基化与非酶褐变机理的研究

米糠蛋白作为一种优质蛋白因易褐变而使商业价值受限。本研究以脱脂米糠为原料,测定提取的RBP及其4种分级蛋白的色度并观察褐变现象,发现RBP的颜色随温度的升高而加深,且4种分级蛋白中清蛋白与谷蛋白的颜色显著深于醇溶蛋白与球蛋白(P<0.05)。为探究非酶褐变机理,对分级蛋白的结构进行了分析。结果表明,FT-IR图谱在3100~3300、1156 cm^(-1)附近存在糖基化反应特征峰,推断有糖蛋白的存在;进一步采用PAS染色证实有糖蛋白的存在。LC-MS/MS分析显示,清蛋白和谷蛋白糖基化修饰的糖类比球蛋白和醇溶蛋白更多,结合的糖基主要是己糖、庚糖、岩藻糖等单糖。表明是RBP的糖基化导致非酶褐变反应的发生,并且可能与清蛋白、谷蛋白的糖基化结构相关。

毕赤酵母N-糖基化改造的研究进展

毕赤酵母表达系统具有诸多优点,广泛用于生产重组蛋白。由于其糖基化途径与人不同,表达的糖蛋白为高甘露糖型,改变了糖蛋白的结构,影响其特性和功能,且具有免疫原性,限制了以毕赤酵母为表达系统大量生产重组蛋白的应用。在过去的20多年里,很多研究集中在毕赤酵母N-糖基化人源化改造研究上,希望产生类人的糖链结构,但进展缓慢。近期,毕赤酵母N-糖基化改造研究已经取得了重大进展,产生了类人的末端为唾液酸的糖链结构,为应用毕赤酵母表达系统大量生产重组蛋白铺平了道路。现对毕赤酵母N-糖基化的研究进展进行简述。

糖基化改造β-葡萄糖醛酸苷酶的热稳定性

以N-糖基化提高毕赤酵母重组表达β-葡萄糖醛酸苷酶(PGUS-P)的热稳定性为目的,在PGUS-P模拟结构分析的基础上,半理性方法设计并通过定点突变引入具有EAS(enhanced aromatic sequence)序列特征的新N-糖基化位点,经毕赤酵母重组表达后,获得了3个新糖基化的突变酶PGUS-P-26、PGUS-P-35和PGUS-P-259。反应动力学分析表明,与原始PGUS-P相比,突变酶PGUS-P-26、PGUS-P-35和PGUS-P-259催化甘草酸水解的Km变小,Kcat/Km增加,表明其对底物甘草酸的亲和力和催化效率均得到提高。热稳定性分析表明,PGUS-P-35和PGUS-P-259的热稳定性得到改善,在65℃下保温90 min,其热稳定性相对PGUS-P分别提高了13%和11%。研究表明在蛋白质的合适位点引入糖基修饰对提高蛋白的热稳定性具有促进作用。

蛋白质药物糖基化工程化改造研究进展

多种哺乳和非哺乳动物的蛋白质表达系统已成功用于重组糖蛋白药物的生产。糖基化对于生物药品的研究开发至关重要,对生物药品的药效、半衰期及抗原性等产生重要影响。糖基化工程的目的是生产组分明晰、结构均一的N-和O-连接的糖基化蛋白药物。N-糖基化改造的相关研究显示,利用哺乳动物和非哺乳动物表达系统可以表达均匀的N-聚糖重组糖蛋白。与N-糖基化改造相比, O-糖基化的改造研究尚处于起步阶段。首个糖基化工程单克隆抗体已在美国和日本获得上市批准。综述了重组蛋白表达系统的糖基化工程化改造的研究进展,包括蛋白质药物的N-糖基化改造和O-糖基化改造的最新进展,以期为蛋白质药物的糖基化工程改造研究提供参考。