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我院李姍教授團隊發文綜述精氨酸糖基化修飾類型及反應機理

 

2020428日,我院李姍教授科研團隊在《Frontiers in Cellular and Infection Microbiology》雜志在線發表題為“Bacteria-catalyzed arginine glycosylation in pathogens and host”的學術論文。該論文系統總結了存在于病原細菌中的精氨酸糖基轉移酶(Arginine glycosyltransferases)家族,包括:(1)腸致病性大腸桿菌(EPEC/腸出血性大腸桿菌(EHEC/嚙齒類檸檬酸桿菌(Citrobacter rodentium)中的NleB家族;(2)沙門氏菌中的SseK家族;(3)銅綠假單胞菌(Pseudomonas aeruginosa)及腦膜炎奈瑟氏菌(Neisseria meningitidis)中的EarP家族。NleB/SseK家族的蛋白可以使細胞中的死亡受體及其接頭蛋白發生精氨酸N-乙酰葡萄糖胺修飾,修飾后的死亡受體及其接頭蛋白之間不能寡聚,進而阻斷了死亡受體介導的細胞程序性死亡通路(Li et al., Nature, 2013; Ding et al., Molecular Cell, 2019; Xue et al., bioRxiv, 2019)。EarP家族蛋白的生理底物是存在于銅綠假單胞菌及腦膜炎奈瑟氏菌中的翻譯延伸因子(EF-P),EarP可以使EF-P發生精氨酸N-鼠李糖基化修飾,該修飾可挽救聚脯氨酸導致的翻譯延宕,減緩核糖體的失速效應。由于銅綠假單胞菌及腦膜炎奈瑟氏菌中存在著眾多毒力蛋白及抗生素耐藥因子等蛋白均存在著多聚脯氨酸序列,因而,鼠李糖基化修飾的EF-P對細菌自身的環境適應性以及一些致病菌的毒性維持至關重要。

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通常人們認為蛋白質的N-乙酰葡萄糖胺化修飾(N-GlcNAcylation)發生在天冬酰胺(N-連接的方式)或是絲氨酸/蘇氨酸上(O-連接的方式),而發生在精氨酸上的N-乙酰葡萄糖胺化修飾極其罕見。這是由于精氨酸在生理pH條件下難以解離,是一個非常弱的親核試劑,正常情況下難以親核進攻糖基中的碳原子。該團隊在去年成功解析了NleB單體及NleB/FADD/UDP/Mn2+復合體的晶體結構,結構顯示NleB催化底物發生精氨酸N-乙酰葡萄糖胺化修飾屬于SN2型親核取代反應(Ding et al., Molecular Cell, 2019)。同樣,EarP催化EF-P發生精氨酸N-鼠李糖基化修飾也屬于SN2型親核取代反應。 

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 本項目受到科技部重點研發計劃“蛋白質專項”,國家自然科學基金,華中農業大學自主創新基金以及我院人才啟動基金的支持。

2020-05-06 16:32:15

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