O-GlcNAc修饰在糖尿病心肌病中的作用及机制研究进展

糖尿病是一种慢性代谢性紊乱疾病。据统计,我国2021年糖尿病患者数量已高达1.41亿[1]。糖尿病引发的心血管意外已成为患者死亡的主要原因,且死亡率明显高于非糖尿病患者[2]。糖尿病心肌病(diabetic cardiomyopathy, DCM)是一种因长期高血糖引起的心脏结构和功能异常的疾病,与多种信号通路有关。

O-GlcNAc糖基化修饰在糖尿病性白内障中的作用

目的:分析O-连接N-乙酰氨基葡萄糖(O-GlcNAc)修饰在年龄相关性白内障和糖尿病性白内障晶状体前囊膜中的表达变化,探讨O-GlcNAc糖基化修饰在糖尿病性白内障中的作用。方法:以糖尿病性白内障患者54例56眼和年龄相关性白内障患者115例120眼的晶状体前囊膜为研究对象,利用免疫印迹技术检测年龄相关性和糖尿病性白内障晶状体前囊膜中O-GlcNAc蛋白的表达水平,富集晶状体前囊膜组织中O-GlcNAc糖蛋白并通过质谱方法鉴定两组样本晶状体前囊膜中O-GlcNAc差异蛋白的表达。结果:免疫印迹结果显示,糖尿病性白内障组晶状体前囊膜中O-GlcNAc蛋白表达水平显著高于年龄相关性白内障组(P<0.01),且随着糖化血红蛋白水平的升高,O-GlcNAc蛋白表达水平也升高(P<0.01)。我们采用质谱法对糖尿病性白内障和年龄相关性白内障晶状体前囊膜中O-GlcNAc蛋白进行差异分析,在糖尿病性白内障组中发现5种表达上调的O-GlcNAc蛋白(FABP5、KRT16、PGK1、CTSD、S100A7),18种表达下调的O-GlcNAc蛋白(CRYβB1等),同时我们还鉴定出3个新的O-GlcNAc糖基化修饰位点:蛋白质PTPRQ的T1730和S1738位的O-GlcNAc糖基化和蛋白质ATP5MC2的T61位的O-GlcNAc糖基化。结论:O-GlcNAc糖基化修饰可能参与了糖尿病性白内障的形成和发展。质谱鉴定出的O-GlcNAc差异蛋白为进一步研究糖尿病性白内障的发病机制提供了理论依据。

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。

HBP介导的O-GlcNAc修饰在PFOS暴露致斑马鱼胚胎发育异常中的作用

目的通过构建全氟辛烷磺酸(perfluorooctane sulfonate,PFOS)斑马鱼染毒模型,探讨PFOS暴露对胚胎发育的影响及可能机制。方法基于人群内暴露浓度设置PFOS暴露浓度梯度(0、0.02、0.2、2和20μmol/L),对斑马鱼胚胎染毒至120 hpf受精后小时(hourspost-fertilization,hpf),检测斑马鱼胚胎的孵化率、畸形率、死亡率、心率及运动分析等基础指标;采用非靶向代谢组学技术分析PFOS暴露后斑马鱼胚胎整体代谢水平的变化,并结合实时荧光定量(RT-qPCR)和蛋白质免疫印迹(Western blot)观察差异代谢酶及蛋白表达水平。结果暴露于20μmol/L的PFOS导致斑马鱼胚胎畸形率升高(P<0.05)、心率升高(P<0.05)、行为分析异常(P<0.05);代谢组学结果发现20μmol/L PFOS暴露组斑马鱼胚胎中葡萄糖-6-磷酸(Glu-6-P)、乙酰氨基葡萄糖(GlcNAc)和N-乙酰氨基葡萄糖-6-磷酸(GlcNAc-6-P)水平显著升高(P<0.05),提示己糖胺生物合成途径(hexosamine-biosynthesis pathway,HBP)被过度激活;RT-qPCR结果显示20μmol/L PFOS组HBP关键代谢酶slc2a1b、hk1、gfat1基因表达水平显著上调(P<0.05);Western blot结果显示斑马鱼胚胎整体O-连接-N-乙酰葡萄糖胺糖基化(O-GlcNAc)水平在20μM PFOS暴露组与对照组之间存在差异。结论PFOS暴露可能通过干扰HBP途径,介导O-GlcNAc修饰水平改变导致斑马鱼胚胎发育畸形率升高及运动行为学异常,提示PFOS具有胚胎发育毒性。

EOGT介导的O-GlcNAc修饰对Notch信号通路的影响及其在疾病中的作用

O-连接-N-乙酰氨基葡萄糖(O-linked-N-acetylglucosamine,O-GlcNAc)修饰是一种特殊的翻译后修饰,在众多细胞过程中发挥调节作用,例如转录、胞内信号转导、内吞作用和蛋白质稳定性。表皮生长因子(epidermal growth factor,EGF)结构域特异性O-GlcNAc转移酶(EGF domain-specific O-linked-N-acetylglucosamine transferase,EOGT)是一种内质网(endoplasmic reticulum,ER)驻留蛋白质,能够对含有EGF结构域的分泌或膜(跨膜)糖蛋白丝氨酸/苏氨酸残基进行糖基化修饰。Notch信号通路是一种普遍存在的细胞间通讯过程,通过邻近细胞间的相互作用调节细胞生物过程。目前,已经在多种人类疾病中发现有EOGT介导的O-GlcNAc修饰参与,并且通常与Notch信号通路相关。然而,其中具体分子机制尚未完全阐明。本文对近年来EOGT介导的O-GlcNAc修饰,以及相关Notch信号通路在多种人类疾病中的作用研究现状进行简要回顾。

O连接N-乙酰氨基葡萄糖糖基化修饰与糖尿病肾病的关系

O连接N-乙酰氨基葡萄糖(O-GlcNAc)糖基化修饰是一种常见的蛋白质翻译后修饰,其在胰岛素抵抗及糖尿病并发症中发挥着重要作用。近年来相关研究证明O-GlcNAc糖基化修饰与糖尿病肾病密切相关,高糖状态下进入氨基己糖生物合成途径的葡萄糖通量增加,O-GlcNAc糖基化修饰水平增加,其通过修饰特定的蛋白,诱导基底膜损伤、细胞肥大、足细胞功能障碍、间质纤维化等病理改变,参与糖尿病肾病的发生发展。抑制O-GlcNAc糖基化修饰可减轻相关组织的糖毒性,延缓向终末期肾病进展,为临床诊疗提供针对性策略。

TGF-β1/Smad3信号轴的氧连糖基化修饰对小鼠心脏成纤维细胞活力和分化的影响

目的:探讨TGF-β1/Smad3信号轴的氧连糖基化修饰(O-连接的N-乙酰葡萄糖胺修饰)对体外培养的小鼠心脏成纤维细胞(MCFs)在缺氧/复氧(H/R)后活力和分化的影响及机制。方法:原代培养的MCFs缺氧6 h再恢复常氧24 h建立细胞H/R模型,通过感染O-连接的N-乙酰葡萄糖胺转移酶(OGT)重组腺病毒提高MCFs氧连糖基化水平,将MCFs随机分组为空载腺病毒预处理+常氧(Ad. Null+Ctrl)组、空载腺病毒预处理+H/R(Ad. Null+H/R)组、OGT腺病毒预处理+常氧(Ad. OGT+Ctrl)组和OGT腺病毒预处理+H/R(Ad. OGT+H/R)组。RT-qPCR检测结缔组织生长因子(CTGF)、α-平滑肌肌动蛋白(α-SMA)、白细胞介素1β(IL-1β)和IL-18 mRNA水平;Western blot检测p-Smad3、Smad3、OGT和炎症介质蛋白水平;免疫共沉淀实验检测Smad3修饰状态及蛋白间相互结合;CCK-8法检测细胞活力;免疫荧光共聚焦显示Smad3亚细胞定位。结果:H/R致使MCFs氧连糖基化水平下降,过表达OGT显著缓解了H/R诱导的细胞氧连糖基化水平降低(P<0.05)。提高氧连糖基化水平抑制H/R诱导的MCFs活力和向肌成纤维细胞分化,减少I型胶原合成和炎症介质IL-1β/IL-18表达(P<0.05);TGF-β1信号轴胞内关键分子Smad3氧连糖基化水平升高,并且Smad3磷酸化及核转位受阻(P<0.05)。结论:氧连糖基化修饰竞争性抑制Smad3 Ser423/425磷酸化并使Smad3滞留于胞质,负向调控TGF-β1/Smad3信号轴,抑制H/R对体外培养的小鼠心脏成纤维细胞功能变化的诱导。

敲减OGT对肝细胞脂肪合成的作用研究

目的探讨敲减N-乙酰氨基葡萄糖转移酶(OGT)对肝细胞脂肪合成的影响。方法建立L02正常肝细胞脂肪变模型,蛋白免疫印迹法(Western blot)检测OGT及O-连接糖基化(O-GlcNAc)表达。建立L02细胞OGT敲减细胞系,油酸诱导后检测其脂质形成能力。实时荧光定量PCR(qRT-PCR)和Western blot检测脂肪合成相关酶的mRNA和蛋白表达。采用独立样本t检验。结果Western blot显示L02细胞脂肪变后OGT及O-GlcNAc表达均升高(P<0.05)。shOGT慢病毒感染L02细胞后,OGT mRNA相对表达水平明显下调(P<0.01)。油红O染色显示,L02 shOGT细胞内脂质减少,qRT-PCR显示系列脂肪合成酶:乙酰辅酶A羟化酶、脂肪酸合成酶和硬脂酰辅酶A去饱和酶mRNA相对表达水平均降低,差异具统计学意义(P值均<0.05),蛋白水平与mRNA相对表达量一致。结论敲减OGT后可通过降低O-GlcNAc水平抑制肝细胞脂肪合成。