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-连接的N-乙酰葡糖胺糖蛋白的研究进展

O-连接的N-乙酰葡糖胺(O-GlcNAc)修饰是普遍存在的翻译后修饰。已有许多的蛋白被发现是O-GlcNAc蛋白。目前,许多分析方法可以检测O-GlcNAc,将其从内膜系统的多种糖基化中区分出来。O-GlcNAc修饰在细胞事件中发挥着重要的功能,O-GlcNAc的调控异常可能会引起某些人类疾病,如癌症、阿尔茨海默病和II型糖尿病。杆状病毒GP41蛋白也是糖蛋白,它介导芽殖型病毒粒子(budded virus,BV)的核衣壳通过胞核。O-GlcNAc的调控研究为探讨GP41蛋白O-Glc-NAc的调控作用提供了参考模式。

O⁃连接⁃N⁃乙酰葡糖胺糖基化蛋白质的富集方法

O-连接-N-乙酰葡糖胺(O-GlcNAc)糖基化修饰是将N-乙酰葡萄糖胺添加到细胞核和细胞质蛋白质的丝氨酸和苏氨酸残基上的一种丰富的、独特的翻译后修饰,与癌症、神经退行性病变和糖尿病等疾病密切相关。明确O-GlcNAc修饰位点是探究其在相关疾病中调控机制的前提,同时也是临床诊断和靶向干预的关键。本文介绍了近年来O-GlcNAc糖基化修饰与疾病之间的关系以及相关修饰位点的富集方法,包括抗体和凝集素、化学酶法、亲水作用液相色谱法和非天然糖代谢标记等;此外,“凹凸理论”、“定点活化”等靶向标记特定组织内蛋白质的糖基化修饰策略已成为当前研究热点,同时基于“一石多鸟”的多功能酶法标记,以及“一锅法”分析多种糖链结构等方法也将极大促进糖蛋白组学的快速发展。总之,开发更加高效、特异的糖蛋白富集策略,将对阐明包括O-GlcNAc在内的异常糖基化修饰在相关疾病中的调控机制具有重要的研究意义。

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。

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。

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。

杏仁核O-连接的β-N-乙酰葡糖胺糖基化修饰对应激弹性的调节作用

目的探讨杏仁核O-连接的β-N-乙酰葡糖胺(O-GlcNAc)修饰水平对应激弹性的影响。方法采用束缚法建立小鼠应激模型,将小鼠束缚24 h、休息7 d后进行悬尾、强迫游泳和条件恐惧等行为学实验;之后处死小鼠,分离海马、皮质和杏仁核脑区,采用酶联免疫吸附测定(ELISA)法检测各脑区O-GlcNAc修饰水平。通过脑立体定位技术注射O-GlcNAc水解酶(OGA)抑制剂、O-GlcNAc转移酶(OGT)抑制剂、OGA和OGT腺相关病毒调节杏仁核区内O-GlcNAc修饰水平,观察对应激后行为学的影响。结果束缚应激小鼠的焦虑、抑郁样行为和负性记忆明显增强。同时,杏仁核内O-GlcNAc修饰水平显著降低,与行为表现显著负相关。应激弹性小鼠杏仁核O-GlcNAc修饰水平显著高于敏感小鼠。杏仁核内注射OGA抑制剂或OGT腺相关病毒上调O-GlcNAc修饰水平,可降低应激小鼠的抑郁样行为,提高小鼠的应激弹性;杏仁核内注射OGT抑制剂或OGA腺相关病毒下调O-GlcNAc修饰水平,可增加应激小鼠的抑郁样行为,降低小鼠的应激弹性。结论杏仁核O-GlcNAc修饰水平对调控束缚后小鼠应激弹性具有重要作用。

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-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。

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。

O-GlcNAc修饰与肿瘤发生及转移

O-连接的β-N-乙酰葡糖胺(O-GlcNAc)修饰是一种广泛存在于细胞浆和细胞核蛋白质丝/苏氨酸上的动态、可逆的翻译后修饰.这种修饰与经典的糖基化不同而类似于磷酸化修饰,它在生命过程中发挥重要的调节作用.O-GlcNAc修饰作为潜在的营养感受器,可以调节转录、代谢等众多细胞进程,并与癌症等人类重大疾病密切相关.本文主要综述了O-GlcNAc修饰与肿瘤形成和转移的关系,并对O-GlcNAc促进肿瘤形成与转移的潜在分子机制进行了探讨.

O-GlcNAc修饰调控NLRP3炎症小体对H9c2大鼠心肌细胞缺氧复氧损伤的影响

目的:体外探讨O-连接的N-乙酰葡萄糖胺(O-linked N-acetylglucosamine,O-GlcNAc)修饰调控核苷酸结合寡聚化结构域样受体蛋白3(nucleotide-binding oligomerization domain-like receptor protein 3,NLRP3)炎症小体对H9c2大鼠心肌细胞缺氧复氧(hypoxia/reoxygenation,H/R)损伤的影响及可能的机制。方法:对数生长期的H9c2大鼠心肌细胞感染O-GlcNAc转移酶(O-GlcNAc transferase,OGT)过表达腺病毒(Ad-OGT)以提高细胞内OGlcNAc修饰水平,通过缺氧6 h再恢复常氧12 h建立细胞H/R模型。将细胞随机分为空载腺病毒(Ad-Null)预处理常氧对照细胞组、Ad-Null预处理H/R细胞组、Ad-OGT预处理常氧对照细胞组和Ad-OGT预处理H/R细胞组。通过RT-qPCR检测炎症细胞因子白细胞介素1β(interleukin-1β,IL-1β)和IL-18的mRNA水平;TUNEL染色检测细胞凋亡;Western blot测定NLRP3炎症小体组成蛋白[NLRP3、含caspase募集结构域的凋亡相关斑点样蛋白(apoptosis-associated speck-like protein containing a caspase recruitment domain,ASC)和caspase-1]及其效应产物表达;蛋白质免疫共沉淀法检测NLRP3炎症小体组成蛋白相互作用及修饰状态。LPS诱导NLRP3炎症小体表达,再次验证OGlcNAc修饰的调节作用。结果:H/R导致细胞内O-GlcNAc修饰水平显著降低,过表达OGT可显著对抗H/R损伤造成的O-GlcNAc修饰水平下降(P<0.05)。与Ad-Null预处理H/R细胞组相比,Ad-OGT预处理H/R细胞组NLRP3炎症小体活化后效应产物IL-1β和IL-18 mRNA转录被抑制、相应蛋白表达水平降低、细胞凋亡现象减轻(P<0.05);虽然NLRP3炎症小体的3种组成蛋白(NLRP3、ASC和caspase-1)表达水平并无显著下调(P>0.05),但相互结合能力减弱(P<0.05),同时检测到NLRP3的O-GlcNAc修饰程度显著增强(P<0.05)。通过刺激物LPS诱导NLRP3炎症小体表达激活,再次验证了NLRP3的O-GlcNAc修饰状态对炎症小体组分相互结合的影响。结论:NLRP3发生OGlcNAc修饰后可通过阻碍NLRP3炎症小体的组装活化缓解H/R对体外培养H9c2大鼠心肌细胞的损伤。

蛋白质O-GlcNAc修饰的检测技术

O-连接的N-乙酰葡糖胺(O-GlcNAc)修饰是位于细胞浆和细胞核蛋白质的丝氨酸或苏氨酸上的一种翻译后修饰,在高等真核生物细胞中广泛存在.越来越多的研究表明,O-GlcNAc修饰在代谢调控、压力应激、细胞周期、凋亡、糖尿病、心血管疾病和癌症等多种生理和病理过程中发挥重要作用,因此,O-GlcNAc修饰已受到众多生命科学领域研究人员的关注.然而,由于O-GlcNAc修饰与传统的N聚糖和O聚糖修饰有所不同,常规糖基化修饰的检测方法并不适用于O-GlcNAc.本文对O-GlcNAc修饰的检测及其修饰位点的确定方法进行了综述,并分析了各种方法的优缺点.

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-GlcNAc修饰对调节心血管疾病的研究进展

O-糖苷键连接的N-乙酰葡糖胺(O-GlcNAc)修饰是在许多亚细胞结构发现的蛋白质的丝氨酸和苏氨酸残基的翻译后修饰方式,O-GlcNAc修饰逐渐成为许多心血管病理生理过程的关键介质。早期研究表明提高蛋白质O-GlcNAc修饰水平会导致糖尿病相关的心血管并发症,但随后发现,短期内急剧增加O-GlcNAc修饰水平却对缺血/再灌注损伤具有保护作用。蛋白质的O-GlcNAc修饰会影响细胞的许多功能,包括转录、蛋白质周转、钙处理以及生物能量学方面。蛋白质O-GlcNAc修饰对于维持正常细胞功能和体内平衡是必需的。由于应激或疾病导致的O-GlcNAc水平变化对心脏的影响是非常复杂的。