發(fā)布時間：2020-11-21 22:22

　　 唾液酸轉移酶家族是糖基轉移酶超家族的重要成員,其廣泛分布于細菌、古細菌及真核細胞生物中,被認為是起源古老的轉移酶家族之一。在真核細胞中唾液酸轉移酶屬于GT29家族,通過糖基化修飾位點與靶點不同,可分為六個亞家族。盡管GT29家族成員眾多,但在高等生物,只有ST8SIA2(STX)和ST8SIA4(PST)兩個轉移酶具有多聚唾液酸化修飾功能,而其它成員僅以單聚或寡聚糖為主。獨特的多聚唾液酸功能域(PSTD)與位點識別功能域(PBR)賦予了 ST8SIA2與ST8SIA4酶的多聚化功能。目前已經報道多種蛋白可被多聚唾液酸轉移酶所修飾,神經細胞黏附因子(NCAM)是其主要的載體,并涉及神經發(fā)育、認知、免疫、腫瘤、微生物侵染等重要的生物功能。特別是多聚唾液酸糖基化修飾是腫瘤細胞的普遍特征,并與腫瘤細胞的侵襲、轉移有關。因此,以多聚唾液酸轉移酶為靶點的藥物開發(fā)為抗腫瘤提供了一新的途徑。目前,由于缺乏轉移酶抑制靶點與作用機制的信息,限制了對其在不同領域中的開發(fā)與利用。本文以多聚唾液酸轉移酶中PSTD與PBR兩個重要的功能域為主要研究對象,以分子進化、核磁結構解析與分子模擬等為主要研究方法,擬通過多角度探索多聚唾液酸轉移酶的進化機制與其結構信息,為其功能與機制的探索提供一定的認識。從進化的角度,通過對ST8SIA4與ST8SIA2兩個多聚唾液酸轉移酶的功能分化分析,觀察到兩個基因分化主要源于氨基酸的理化性質的差異,在ST8SIA4酶中主要分布于86-104區(qū)域,該區(qū)域位于多聚底物結合的PBR區(qū)域中�？紤]PBR主要識別特異性蛋白修飾位點,ST8SIA4與ST8SIA2兩個酶的功能分化主要源于對不同修飾靶點的識別上。而在PSTD功能城上,在ST8SIA2與ST8SIA4中均比較保守。通過其功能分化分析,ST8SIA2與ST8SIA4在不同的功能域上可能受不同的選擇作用,進一步的位點選擇模型分析,支持了在ST8SIA4在進化過程中受到正選擇的作用,并正選擇的位點主要分布在PBR功能域附近。通過對PSTD區(qū)域的NMR結構解析,發(fā)現(xiàn)PSTD主要由L260-K272共13個氨基酸形成的α-螺旋組成,在N端(L258-R259)及C端(K272-S279)氨基酸片段上為無結構區(qū)域。為了進一步研究多聚唾液酸(PSA)與PSTD的結合,同時解析了 PSA存在下的結合態(tài)結構。通過兩者結構的比對,在底物加入后,N端的L260-H262,C端的K272至C末端兩個區(qū)域存在著明顯的差異。1H-15N-HSQC譜圖能夠觀察到兩種狀態(tài)下,在多個非堿性氨基酸位點,如L260、1261、G266、W268、L269、N271均有不同程度的結合。這表明多聚唾液酸與PSTD的結合過程中,其表面上的非堿氨基酸在結合底物或糖鏈延伸過程中,同樣起著重要的作用。在該結構基礎上,通過分子對接的方法進一步的發(fā)現(xiàn),在野生型的PSTD中,PSA可以靜電、氫鍵的方式與其PSTD功能域上氨基酸進行結合。對其非堿性氨基酸位點突變后,會影響到PSA與PSTD上氨基酸結合位點與結合方式。通過PSTD與酸性多糖(肝素、多聚唾液酸、透明質酸、硫酸軟骨素)及小分子(唾液酸、CMP)的結合實驗,發(fā)現(xiàn)PSTD與肝素、硫酸軟骨素、多聚唾液酸等酸性多糖之間均有結合作用。在此基礎上,進一步分析了肝素與PSTD主要為靜態(tài)結合方式,其結合的位點位于螺旋結構上的L260、Y267、W268與L269等非堿性氨基酸位點。小分子CMP及其衍生物與PSTD域同樣有結合能力,其主要也為靜態(tài)結合,但其結合能力較肝素弱。由于以上幾個酸性多糖與小分子CMP對抑制腫瘤侵潤、遷移等有重要作用,其PSTD區(qū)域可能為其重要的作用靶點。
【學位單位】：廣西大學
【學位級別】：博士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：Q936
【部分圖文】：

中起著重要的作用｜２１］。因此，對糖鏈結構與生物學作用的研宄，可揭示多細胞生物中一??些高層次生命活動現(xiàn)象。??１．３唾液酸及其糖綴合物??１．３．１唾液酸單體??表１－２常見唾液酸種類與其命名??Ｔａｂｌｅ?１－２?Ｃｏｍｍｏｎ?ｓｉａｌｉｃ?ａｃｉｄｓ?ｉｎ?ｃｅｌｌｓ???中文名?常用縮寫名???Ｎ－乙釀神經氦酸?ＮｅｕＡｃ，Ｎｅｕ５Ａｃ，ＮＡＮＡ??Ｎ－輕乙酰神經氨酸?ＮｅｕＧｃ，ＮＡＮＧ，Ｎｅｕ５Ｇｃ??去氨基神經氨酸?ＫＤＮ??神經氨酸?Ｎｅｕ???Ｓｉａｌｉｃ?Ａｃｉｄｓ??

｜５１］??１．３．３唾液酸的正常生理功能??在脊椎動物中，唾液酸化的糖蛋白是種類最多，結構最為復雜的綴合物（如圖１－４），??Ｖａｒｋｉ將其劃分為五個不同層次的水平復雜性（圖１－４）?［２８］。盡管目前我們已獲得大量糖??綴合結構與功能的知識，但相對于全局現(xiàn)在還是冰山一角［２，《，５３］。其結構的復雜性賦予??唾液酸糖綴合物極其復雜的生理功能［２］。由于具有親水性和負電荷性，主要作為生物信??息傳遞分子，參與細胞與細胞間、細胞與大分子間的相互作用，進而在生長發(fā)育，細胞??６??

?＾?Ｓａｃｃｔｉａｒｉｄｅ?ｐｍｃｔｉ＊??圖１－４多聚唾液酸的結構復雜性［Ｕ??Ｆｉｇ．?１－４?Ｔｈｅ?ｃｏｍｐｌｅｘ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｏｆ?ｐｏｌｙｓｉａｌｉｃ＇１＇??粘附、信號傳導、抗原識別和膜受體等方面發(fā)揮功能｜２１。如在紅細胞中，唾液酸的存在??使其細胞呈負電荷，避免了在循環(huán)系統(tǒng)中細胞間的相互作用。此外，在腎小球外膜的唾??液酸對維持細胞的過濾起到重要作用。由于其功能涉及廣泛，如在紅細胞黏連、神經發(fā)??育、癌癥形成、病原體侵染［５４１、免疫［５５１、炎癥等方面。以下著重闡述唾液酸修飾與病??原體、唾液酸與免疫、唾液酸與祌經發(fā)育的關系。??（１）唾液酸抵御病原體的功能??病原體在侵染宿主細胞過程中，在結合宿主、逃避宿主免疫系統(tǒng)、定殖后釋放過程??中均與唾液酸發(fā)生直接關系［５６１。在侵染過程中，首先需要病原體表面的糖蛋白與受侵染??細胞表面聚糖特異性結合，由于唾液酸分布廣泛，且定位于糖綴合物的末端曝露于細胞??表面，因此成為病原微生物攻擊的重要靶點［５７］。以流感病毒為例，主要通過表面血凝素??（Ｈｅｍａｇｇｌｕｔｉｎｉｎ）與唾液酸結合。針對不同的侵染對象
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本文編號：2893687