發(fā)布時(shí)間：2020-11-21 22:22

　　 唾液酸轉(zhuǎn)移酶家族是糖基轉(zhuǎn)移酶超家族的重要成員,其廣泛分布于細(xì)菌、古細(xì)菌及真核細(xì)胞生物中,被認(rèn)為是起源古老的轉(zhuǎn)移酶家族之一。在真核細(xì)胞中唾液酸轉(zhuǎn)移酶屬于GT29家族,通過(guò)糖基化修飾位點(diǎn)與靶點(diǎn)不同,可分為六個(gè)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(gè)轉(zhuǎn)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(dú)特的多聚唾液酸功能域(PSTD)與位點(diǎn)識(shí)別功能域(PBR)賦予了 ST8SIA2與ST8SIA4酶的多聚化功能。目前已經(jīng)報(bào)道多種蛋白可被多聚唾液酸轉(zhuǎn)移酶所修飾,神經(jīng)細(xì)胞黏附因子(NCAM)是其主要的載體,并涉及神經(jīng)發(fā)育、認(rèn)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(xì)胞的普遍特征,并與腫瘤細(xì)胞的侵襲、轉(zhuǎn)移有關(guān)。因此,以多聚唾液酸轉(zhuǎn)移酶為靶點(diǎn)的藥物開(kāi)發(fā)為抗腫瘤提供了一新的途徑。目前,由于缺乏轉(zhuǎn)移酶抑制靶點(diǎn)與作用機(jī)制的信息,限制了對(duì)其在不同領(lǐng)域中的開(kāi)發(fā)與利用。本文以多聚唾液酸轉(zhuǎn)移酶中PSTD與PBR兩個(gè)重要的功能域?yàn)橹饕�研究�?duì)象,以分子進(jìn)化、核磁結(jié)構(gòu)解析與分子模擬等為主要研究方法,擬通過(guò)多角度探索多聚唾液酸轉(zhuǎn)移酶的進(jìn)化機(jī)制與其結(jié)構(gòu)信息,為其功能與機(jī)制的探索提供一定的認(rèn)識(shí)。從進(jìn)化的角度,通過(guò)對(duì)ST8SIA4與ST8SIA2兩個(gè)多聚唾液酸轉(zhuǎn)移酶的功能分化分析,觀察到兩個(gè)基因分化主要源于氨基酸的理化性質(zhì)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(jié)合的PBR區(qū)域中。考慮PBR主要識(shí)別特異性蛋白修飾位點(diǎn),ST8SIA4與ST8SIA2兩個(gè)酶的功能分化主要源于對(duì)不同修飾靶點(diǎn)的識(shí)別上。而在PSTD功能城上,在ST8SIA2與ST8SIA4中均比較保守。通過(guò)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(jìn)一步的位點(diǎn)選擇模型分析,支持了在ST8SIA4在進(jìn)化過(guò)程中受到正選擇的作用,并正選擇的位點(diǎn)主要分布在PBR功能域附近。通過(guò)對(duì)PSTD區(qū)域的NMR結(jié)構(gòu)解析,發(fā)現(xiàn)PSTD主要由L260-K272共13個(gè)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(wú)結(jié)構(gòu)區(qū)域。為了進(jìn)一步研究多聚唾液酸(PSA)與PSTD的結(jié)合,同時(shí)解析了 PSA存在下的結(jié)合態(tài)結(jié)構(gòu)。通過(guò)兩者結(jié)構(gòu)的比對(duì),在底物加入后,N端的L260-H262,C端的K272至C末端兩個(gè)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(gè)非堿性氨基酸位點(diǎn),如L260、1261、G266、W268、L269、N271均有不同程度的結(jié)合。這表明多聚唾液酸與PSTD的結(jié)合過(guò)程中,其表面上的非堿氨基酸在結(jié)合底物或糖鏈延伸過(guò)程中,同樣起著重要的作用。在該結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上,通過(guò)分子對(duì)接的方法進(jìn)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(jìn)行結(jié)合。對(duì)其非堿性氨基酸位點(diǎn)突變后,會(huì)影響到PSA與PSTD上氨基酸結(jié)合位點(diǎn)與結(jié)合方式。通過(guò)PSTD與酸性多糖(肝素、多聚唾液酸、透明質(zhì)酸、硫酸軟骨素)及小分子(唾液酸、CMP)的結(jié)合實(shí)驗(yàn),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(jié)合作用。在此基礎(chǔ)上,進(jìn)一步分析了肝素與PSTD主要為靜態(tài)結(jié)合方式,其結(jié)合的位點(diǎn)位于螺旋結(jié)構(gòu)上的L260、Y267、W268與L269等非堿性氨基酸位點(diǎn)。小分子CMP及其衍生物與PSTD域同樣有結(jié)合能力,其主要也為靜態(tài)結(jié)合,但其結(jié)合能力較肝素弱。由于以上幾個(gè)酸性多糖與小分子CMP對(duì)抑制腫瘤侵潤(rùn)、遷移等有重要作用,其PSTD區(qū)域可能為其重要的作用靶點(diǎn)。
【學(xué)位單位】：廣西大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類(lèi)】：Q936
【部分圖文】：

中起著重要的作用｜２１］。因此，對(duì)糖鏈結(jié)構(gòu)與生物學(xué)作用的研宄，可揭示多細(xì)胞生物中一??些高層次生命活動(dòng)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(jiàn)唾液酸種類(lèi)與其命名??Ｔａｂｌｅ?１－２?Ｃｏｍｍｏｎ?ｓｉａｌｉｃ?ａｃｉｄｓ?ｉｎ?ｃｅｌｌｓ???中文名?常用縮寫(xiě)名???Ｎ－乙釀神經(jīng)氦酸?ＮｅｕＡｃ，Ｎｅｕ５Ａｃ，ＮＡＮＡ??Ｎ－輕乙酰神經(jīng)氨酸?ＮｅｕＧｃ，ＮＡＮＧ，Ｎｅｕ５Ｇｃ??去氨基神經(jīng)氨酸?ＫＤＮ??神經(jīng)氨酸?Ｎｅｕ???Ｓｉａｌｉｃ?Ａｃｉｄｓ??

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

?＾?Ｓａｃｃｔｉａｒｉｄｅ?ｐｍｃｔｉ＊??圖１－４多聚唾液酸的結(jié)構(gòu)復(fù)雜性［Ｕ??Ｆｉｇ．?１－４?Ｔｈｅ?ｃｏｍｐｌｅｘ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｏｆ?ｐｏｌｙｓｉａｌｉｃ＇１＇??粘附、信號(hào)傳導(dǎo)、抗原識(shí)別和膜受體等方面發(fā)揮功能｜２１。如在紅細(xì)胞中，唾液酸的存在??使其細(xì)胞呈負(fù)電荷，避免了在循環(huán)系統(tǒng)中細(xì)胞間的相互作用。此外，在腎小球外膜的唾??液酸對(duì)維持細(xì)胞的過(guò)濾起到重要作用。由于其功能涉及廣泛，如在紅細(xì)胞黏連、神經(jīng)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(jīng)發(fā)育的關(guān)系。??（１）唾液酸抵御病原體的功能??病原體在侵染宿主細(xì)胞過(guò)程中，在結(jié)合宿主、逃避宿主免疫系統(tǒng)、定殖后釋放過(guò)程??中均與唾液酸發(fā)生直接關(guān)系［５６１。在侵染過(guò)程中，首先需要病原體表面的糖蛋白與受侵染??細(xì)胞表面聚糖特異性結(jié)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(xì)胞??表面，因此成為病原微生物攻擊的重要靶點(diǎn)［５７］。以流感病毒為例，主要通過(guò)表面血凝素??（Ｈｅｍａｇｇｌｕｔｉｎｉｎ）與唾液酸結(jié)合。針對(duì)不同的侵染對(duì)象
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本文編號(hào)：2893687