《蛋白質O-GalNAc糖基化抑制劑的分子機制研究》是依託上海交通大學，由張延擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：蛋白質O-GalNAc糖基化抑制劑的分子機制研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：張延
- 依託單位：上海交通大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
O-GalNAc糖基化是重要的蛋白質修飾，其異常修飾與多種疾病的發生髮展密切相關。ppGalNAc-T是蛋白質起始O-GalNAc糖基化的關鍵調控酶。ppGalNAc-T抑制劑是研究O-GalNAc糖基化的重要工具。目前國際上缺乏抑制效果明顯且機理明確的O-GalNAc糖基化抑制劑。我們基於酶聯耦合反應原理開發了高通量糖基轉移酶抑制劑篩選方法，從約5000種天然化合物中篩選到對抑制ppGalNAc-T酶活和細胞糖基化均有效的化合物分子，該化合物可抑制阿爾茲海默病的病原前體蛋白APP（amyloid precursor protein）的O-GalNAc糖基化並影響其分泌剪下。本項目擬用糖生物學、生物化學、細胞生物學和動物模型實驗等方法，系統研究天然化合物小分子抑制劑抑制ppGalNAc-T酶活的分子機制；同時闡明該抑制劑抑制APP糖基化的功能機制，為理解阿爾茲海默病的發病與治療提供參考。
結題摘要
黏蛋白型O-糖基化（又稱O-GalNAc糖基化）是一種重要的蛋白質翻譯後修飾類型，參與維持細胞正常生理功能並與多種疾病的發生、發展密切相關。多肽: N-乙醯氨基半乳糖轉移酶（ppGalNAc-T）家族有20個成員，是催化蛋白質O-GalNAc糖基化起始的糖基轉移酶。ppGalNAc-T酶將供體UDP-N-乙醯氨基半乳糖 (UDP-GalNAc) 的N-乙醯氨基半乳糖基(GalNAc)連線到受體蛋白的絲氨酸或蘇氨酸的羥基上形成GalNAc-Ser/Thr初始結構。ppGalNAc-T酶通過對底物的選擇性催化精密調控蛋白質的O-GalNAc糖基化。通過小分子抑制劑干預ppGalNAc-T酶的催化活性進而調控底物蛋白的加工、成熟等過程，對研究O-GalNAc糖基化的生物學功能具有重要意義。本研究中，利用基於HPLC的ppGalNAc-T酶活性檢測體系，我們發現天然黃酮多酚化合物木犀草素（Luteolin）和單寧多酚化合物鞣花酸（Ellagic acid）和尿石素D（Urolithin D）是ppGalNAc-T酶的有效小分子抑制劑。這些化合物能夠直接與ppGalNAc-T酶受體底物結合區結合，並通過與受體多肽/蛋白競爭發揮抑制ppGalNAc-T酶的催化活性。進一步，針對阿爾茲海默症（Alzheimer’s disease, AD）相關的澱粉樣前體蛋白（amyloid precursor protein, APP），我們發現黃酮多酚化合物Luteolin 能夠選擇性調控 ppGalNAc-T酶對APP 的催化活性，並能夠通過抑制O-GalNAc 糖基化減少ABeta形成，從而對阿爾茲海默病的症狀起到緩解作用。針對單寧多酚化合物，我們發現單寧多酚化合物Urolithin D能夠通過抑制腫瘤相關的平足蛋白（podoplanin，PDPN）上的O-GalNAc糖基化修飾，降低PDPN的蛋白穩定性，進而抑制結直腸癌腫瘤細胞的侵襲和遷移。本項目研究成果為糖基轉移ppGalNAc-T酶抑制劑的開發提供了重要的先導化合物和分子結構基礎，並從功能糖生物學的角度解釋天然多酚類化合物治療疾病的分子機制。同時通過所發現的抑制分子揭示了蛋白質位點特異的糖基化修飾精準調控的重要生物學意義。
