深圳子科生物報道：2019年1月8日，北京大學化學與分子工程學院、清華-北大生命科學聯(lián)合中心陳興課題組在Nature Chemical Biology雜志在線發(fā)表了題為“Legionella effector SetA as a general O-glucosyltransferase for eukaryotic proteins”（DOI: 10.1038/s41589-018-0189-y）的研究論文，報道通過化學酶法標記策略，實現(xiàn)了對嗜肺軍團菌效應蛋白糖基轉(zhuǎn)移酶SetA的蛋白底物鑒定，并闡明了SetA的底物選擇機理，為糖蛋白的人工合成提供了一種有力的工具。

糖基化修飾是一種廣泛存在且重要的蛋白質(zhì)翻譯后修飾，由糖基轉(zhuǎn)移酶催化形成?？贵w、疫苗等許多臨床治療性蛋白質(zhì)都具有特異性糖基化修飾，且對蛋白活性至關(guān)重要?；谔腔D(zhuǎn)移酶的化學酶法合成方法，是獲得均一糖蛋白的有效手段之一。因此，找尋性質(zhì)優(yōu)良的各種糖基轉(zhuǎn)移酶十分關(guān)鍵。對比真核細胞，細菌來源的糖基轉(zhuǎn)移酶具有易表達純化和催化產(chǎn)率高等優(yōu)良性質(zhì)，常被改造為人工合成糖蛋白的工具酶。然而，蛋白O-連接糖基化修飾在原核生物與真核生物之間并不保守，這成為了利用細菌糖基化系統(tǒng)生產(chǎn)真核生物O-糖蛋白的一大瓶頸。為了解決這個問題，陳興教授課題組對病原菌-宿主相互作用中的蛋白質(zhì)糖基化進行了探索。

某些病原菌入侵宿主細胞后，會分泌具有糖基轉(zhuǎn)移酶活性的效應蛋白。這些效應蛋白往往利用宿主的糖供體，并且修飾宿主的靶蛋白。因此，對這類糖基轉(zhuǎn)移酶的工程化，可為實現(xiàn)真核生物O-糖蛋白的合成提供新的有效策略。嗜肺軍團菌效應蛋白SetA具有O-葡萄糖轉(zhuǎn)移酶活性，然而其底物蛋白尚未被鑒定。陳興課題組首先開發(fā)了能夠?qū)崿F(xiàn)特異性標記和選擇性富集的化學酶法策略。他們設計被SetA利用的生物正交基團修飾的糖供體（尿苷二磷酸-6-疊氮-葡萄糖，UDP-6AzGlc），將疊氮葡萄糖6AzGlc轉(zhuǎn)移至底物蛋白。通過點擊化學反應，與可切割生物素探針連接，實現(xiàn)對底物蛋白的選擇性富集和位點特異性質(zhì)譜鑒定(下圖)。質(zhì)譜分析鑒定到分布于276個蛋白的317個O-glucose修飾位點。天然糖供體標記及軍團菌侵染實驗，驗證了SetA可以修飾眾多的底物蛋白。

進一步研究發(fā)現(xiàn)被修飾蛋白具有S/T#-X-L-P/G (#為修飾氨基酸)序列保守性。核心催化結(jié)構(gòu)域的結(jié)構(gòu)模型表面，糖供體結(jié)合口袋鄰近處的疏水區(qū)域參與了SetA的底物選擇。隨后，研究人員將SetA選擇性識別的S/T-X-L-P/G保守性序列，開發(fā)為O-glucosylation 標簽 (GlcTag)，實現(xiàn)了真核生物蛋白的位點特異性O-糖基化修飾。

綜上所述，這項研究開發(fā)了化學酶法標記策略，實現(xiàn)了對軍團菌效應蛋白糖基轉(zhuǎn)移酶SetA的底物蛋白鑒定，揭示了SetA的底物修飾具有S/T-X-L-P/G序列選擇性。首次發(fā)現(xiàn)了原核生物中廣譜O-糖基化系統(tǒng)，為糖蛋白的人工合成提供了有力的工具。該化學酶法標記富集策略可推廣應用到多種糖基轉(zhuǎn)移酶的底物蛋白鑒定，促進更多的糖合成工具酶的開發(fā)，進而實現(xiàn)各種糖蛋白的精準合成。

生命中心博士研究生高玲為本論文第一作者。陳興是通訊聯(lián)系作者。生命中心、北大化學院來魯華，北京生命科學研究所邵峰研究員和生命中心、北大生科院肖俊宇參與了該研究。該研究工作得到了國家自然科學基金委、科技部、生命中心的資助。

原文標題：

Legionella effector SetA as a general O-glucosyltransferase for eukaryotic proteins