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科研动态
N-聚糖依赖的蛋白质折叠和内质网滞留调控GPI锚定蛋白的合成与加工过程
  2018-06-11  

江南大学生物工程学院糖化学与生物技术教育部重点实验室细胞糖生物学团队在GPI锚定蛋白合成调控方面研究取得进展。相关研究成果以“N-Glycan dependent protein folding and ER retention regulates GPI-anchor processing”为题于2018年2月发表在国际一流期刊Journal of cell biology杂志上,该论文获得国际顶级权威机构“Faculty of 1000”收录,德国教授Karin Romisch和英国教授Mark Field还对该文章做了点评和推荐阅读。藤田盛久教授为文章通讯作者,江南大学博士研究生柳艺石为文章第一作者。

研究背景

蛋白质从内质网运输出去之前,新生蛋白质会经过一个质量控制系统的检测从而保证蛋白质正确的折叠状态。天冬酰胺(N)连接的蛋白质糖基化修饰,是内质网中重要的蛋白质翻译后修饰之一,在糖蛋白质量控制中发挥重要作用。糖基磷脂酰肌醇(GPI)修饰是另外一中很重要的保守于真核生物的翻译后修饰过程。在GPI的生物合成过程中,一条酰基链被加到GPI肌醇环的2号位置。在GPI附着到蛋白质后不久,这条酰基链会被肌醇脱酰基酶PGAP1切除。PGAP1突变会导致GPI-APs从内质网到高尔基体的转运延迟。PGAP1的缺陷也会影响GPI-APs上的脂肪酸链在高尔基体中的重构过程,但对于该过程的调节机制尚不清楚。

PIPLC处理野生型细胞,GPI-APs被切割并从细胞膜表面释放出去(图A)。与之相反的是在PGAP1突变细胞中,细胞膜表面的GPI-APs没有变化(图B)。在单倍体细胞中,利用基因诱捕技术获得突变后,流式细胞分选仪富集PIPLC处理后细胞表面仍然存在GPI-APs的细胞。在野生型细胞中,流式细胞分析仪检测GPI锚定蛋白CD59在PIPLC处理之后显著下降。然而,突变细胞中,CD59在PIPLC处理之后依然存在于细胞膜表面(图C)。测序分析分选富集的细胞中的基因诱捕载体插入位点,与未分选的细胞插入位点对比,鉴定出相关基因。和预期结果一样,PGAP1被第一个鉴定出来,表明筛选的方法效果很好。除此之外,另外7个基因包括SELT, CANX,C18orf32, CLPTM1, MOGS, SEC63GANAB在筛选中也被显著的富集出来(图D)。

通过对筛选到的基因进行分析本研究发现钙连蛋白与PGAP1相互作用,识别GPI-APs上的N-聚糖从而促进GPI肌醇脱酰基反应。一旦该系统受到长期的内质网压力影响,未被加工的GPI-APs会表达到细胞表面。N-聚糖介导了GPI锚定蛋白的折叠和内质网滞留,保证GPI-APs在内质网中能够被有效的加工和转运出去。

第一作者作者简介

藤田盛久博士,糖化学与生物技术教育部重点实验室教授,博士生导师;江苏省双创人才和江苏省特聘教授。藤田盛久教授长期致力于GPI锚定蛋白合成和加工过程的研究,在CellJ. Cell Biol.J Lipid Res.J Cell Sci.J. Biol. Chem.等国际高水平期刊上发表多篇论文。藤田盛久教授是糖生物学领域的青年专家,在细胞生物学基础研究方面做出了突出的贡献,今年初受邀在国际细胞生物学大会上做特邀报告,来自美国,欧洲和日本的知名科学家对报告内容做了积极的评价。




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