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科研动态
蛋白N-糖基化合成中甘露糖基转移酶Alg2的替代合成路线的研究
  2018-11-27   来源:  

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蛋白质N-糖基化合成调控方面研究取得进展。相关研究成果以“Alternative routes for synthesis of N-linked glycans by the Alg2 mannosyltransferase”为题于2018年5月发表在国际一流期刊FASEB journal杂志上。高晓冬教授为文章通讯作者,江南大学博士研究生李盛陶为文章第一作者。

研究背景:

蛋白质N-糖基化是真核细胞翻译后修饰的主要形式之一,开始于内质网膜(ER)多萜醇寡糖前体(dolichol-linked oligosaccharide: DLO)的合成。DLO由14个单糖组成,它的生物合成由一系列糖基转移酶(asparagine-linked glycosylation: Alg)完成。在人体,Alg异常将会导致先天性糖基化疾病(congenital disorders of glycosylation: CDG)。如图所示DLO的合成起始于内质网膜胞质一侧,磷酸化多萜醇(Dolichol-P)在糖基转移酶Alg7和Alg13/14的作用下添加两个N-乙酰葡糖胺(GlcNAc),其后在Alg1,Alg2和Alg11的作用下进一步添加5个甘露糖(Man)分子。其中双功能酶Alg2具有同时催化a1,3-和a1,6-Man,形成分支核心结构产物。目前公认的催化顺序为首先形成a1,3,再形成a1,6(如图:①®②),但是忽略了30年前两篇文章报道在真核细胞体内同时存在两种中间产物,暗指了存在先形成a1,6后,再形成a1,3的催化路线(如图:③®④)。

为了弄清Alg2精确的催化功能,只有通过纯化的Alg2进行体外酶活检测,对其产物及中间产物进行鉴定。2017年我们报道了通过高灵敏度和高特异性的LC-MS技术,建立了定量检测Alg1酶活的方法,且大量化学酶法合成了Alg2的底物(S-T Li, X-D Gao.et al.BBA-general subjects. 2017, 1861: 2934-41)。

在此,我们首先原核表达纯化了酵母Alg2,建立了定量检测Alg2酶活的LC-MS方法。通过此方法,我们发现了Alg2能以不同的催化速率形成两种中间体,从而提出了一个新的Alg2催化模型:如图所示,最优先的催化路线为首先形成a1,3,再形成a1,6(①®②);另外,同样也存在一个替代的合成路线及先形成a1,6,再形成a1,3(③®④)。此替代合成路线我们推测在生物体内,具有调节DLO合成的重要作用,可能控制着整个合成代谢速率。

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