這篇題為“Tandem mass spectrometry identifies many mouse brain O-GlcNAcylated proteins including EGF domain-specific O-GlcNAc transferase targets”的文章，發(fā)表在《美國(guó)國(guó)家科學(xué)院院刊》（PNAS）在線版上。
研究人員找到了大量屬于O-連接的N-乙酰葡糖胺O-GlcNAc（oh-GLIK-nak）糖基化細(xì)胞調(diào)節(jié)類型的蛋白，其數(shù)量至少是以前發(fā)現(xiàn)的一倍。O-GlcNAc糖基化修飾系統(tǒng)可以對(duì)作為腦細(xì)胞部件的蛋白，加上一層調(diào)控，而這種調(diào)控也許在糖代謝缺陷的阿爾茨海默癥患者的大腦中呈現(xiàn)出紊亂的狀態(tài)。
“我們發(fā)現(xiàn)了許多新蛋白，這將有助于提出細(xì)胞生物學(xué)新觀點(diǎn)”，文章的*作者，來自美國(guó)能源部旗下的西北太平洋國(guó)家實(shí)驗(yàn)室（Department of Energy's Pacific Northwest National Laboratory）的分析生化學(xué)家Feng Yang說，“我們認(rèn)為O-GlcNAc糖基化是細(xì)胞的一種微調(diào)系統(tǒng)。”
除了找到幾百種O-GlcNAc修飾的蛋白之外，研究團(tuán)隊(duì)還發(fā)現(xiàn)幾乎所有的O-GlcNAc蛋白也同時(shí)受到一種zui常見的蛋白調(diào)節(jié)類型，即通過小磷酸分子對(duì)蛋白功能進(jìn)行開關(guān)調(diào)節(jié)的系統(tǒng)。這說明兩種調(diào)節(jié)系統(tǒng)之間存在（比以往所知）更大的協(xié)同運(yùn)作。
“這些結(jié)果顯示生物機(jī)體操控的復(fù)雜程度，我們還知之甚少”，PNNL蛋白質(zhì)組學(xué)主任的Richard D. Smith說，蛋白質(zhì)組學(xué)研究者試圖了解基于細(xì)胞蛋白數(shù)量和類型，細(xì)胞如何實(shí)現(xiàn)其功能的，這些被統(tǒng)稱為蛋白質(zhì)組學(xué)（PRO-tee-ohm）。
“早在進(jìn)行人類基因組計(jì)劃的時(shí)候，我們就曾提出疑問：這么少量的基因是怎樣生成一個(gè)復(fù)雜的有機(jī)體，甚至僅僅是一個(gè)細(xì)胞，而我們DNA中小小的變異又如何能解釋我們周圍所見的多樣性？顯然蛋白質(zhì)組學(xué)才是這一切的答案，”Smith說。
糖基化開關(guān)
蛋白質(zhì)是細(xì)胞運(yùn)作的功能元件。細(xì)胞內(nèi)的調(diào)節(jié)系統(tǒng)通過給蛋白加上，或者去除蛋白上的小分子，來達(dá)到調(diào)控蛋白開關(guān)的目的，這就像是一個(gè)開關(guān)。zui普遍的開關(guān)就是增加或去除磷酸基團(tuán)，而且很久以前，生物學(xué)家就發(fā)現(xiàn)癌癥或其他疾病中這些開關(guān)運(yùn)行錯(cuò)誤。相應(yīng)的藥物能通過影響磷酸化調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的成分，來試圖修正這些錯(cuò)誤。
20年前，研究者發(fā)現(xiàn)O-GlcNAc這類糖基化修飾也能起到開關(guān)的作用，打開或關(guān)閉蛋白。科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)的O-GlcNAc修飾的蛋白和其他一些糖基化或去糖基化的蛋白一樣——都是調(diào)節(jié)系統(tǒng)的重要組成成分。
但他們無法獲得足夠的O-GlcNAc蛋白來得到所有的細(xì)胞調(diào)節(jié)信息。很少有蛋白“厭惡”小分子糖基，它們常常帶有糖基化修飾，但是由于實(shí)驗(yàn)室的操作，導(dǎo)致這些糖基化修飾丟失。研究人員能通過增加組織和細(xì)胞培養(yǎng)樣品，來彌補(bǔ)這一問題，但是他們也知道，如果想要了解現(xiàn)實(shí)情況下，比如臨床樣品中的這些修飾，還是需要在少量樣品中找到這些糖基化修飾蛋白。
為了解決這些難題，Smith, Yang和來自PNNL，及4家研究機(jī)構(gòu)的同事們，結(jié)合他們關(guān)于O-GlcNAc修飾的專業(yè)知識(shí)，以及PNNL中EMSL, DOE's 環(huán)境分子科學(xué)實(shí)驗(yàn)室的儀器，首先改進(jìn)了小鼠腦組織蛋白純化的方法，加強(qiáng)糖基與蛋白的結(jié)合。而后他們利用這些能在少量樣品中檢測(cè)到低豐度蛋白的儀器，進(jìn)行了分析。
他們還在患有阿爾茨海默癥工程小鼠的大腦樣品中，采集糖基化點(diǎn)修飾蛋白（sugar-dotted proteins，生物通譯），這些小鼠帶有很多與人阿爾茨海默癥相關(guān)的3個(gè)關(guān)鍵蛋白，包括Tau 蛋白，Tau 蛋白形成了腦神經(jīng)細(xì)胞的標(biāo)志性纏結(jié)。
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