腸道微生物在維持人體健康和誘導(dǎo)疾病的發(fā)展中扮演著重要角色,其蛋白糖基化修飾深刻影響著宿主的各項(xiàng)生命活動(dòng)。本文從糖組學(xué)的角度出發(fā),討論并分析了腸道微生物的組成、作用,以及腸道微生物群中代表性細(xì)菌的糖基化模式及其密切相關(guān)的生理功能,發(fā)現(xiàn)及歸納了糖基化對(duì)腸道微生物功能和活動(dòng)的調(diào)節(jié)方式,為相關(guān)疾病的研究及診治提供了一個(gè)新的思路。 

【文章來(lái)源】：微生物學(xué)通報(bào). 2020,47(01)北大核心CSCD

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AIDA-I糖基化促進(jìn)DAEC對(duì)宿主細(xì)胞的粘附

多項(xiàng)研究表明，C.jejuni NCTC11168鞭毛蛋白FlaA除了能影響C.jejuni與BgAg的結(jié)合能力，還能促迚宿主免疫應(yīng)答[25,37,68]。研究表明，F(xiàn)laA上有19個(gè)位點(diǎn)被糖基化，位點(diǎn)之上還連接有多個(gè)與唾液酸有兲的九碳糖Pse或Leg及其衍生物[69]。FlaA結(jié)構(gòu)中的Pse通過(guò)與宿主表面的Siglec-10相互作用，Pse和leg的核心環(huán)結(jié)構(gòu)使其易于容納在Siglec的sia口袋中，迚而可通過(guò)P38依賴(lài)性途徑調(diào)節(jié)MyD88介導(dǎo)的IL-10迚行表達(dá)[70]。Howard等將flaA基因敲除后的鞭毛蛋白與野生型相比，IL-10表達(dá)水平明顯下降[45]，說(shuō)明該結(jié)構(gòu)可能會(huì)影響IL-10的表達(dá)。此外，一些細(xì)菌的分泌蛋白能夠?qū)ο鄡探M織中的重要酶迚行糖基化修飾，迚而調(diào)節(jié)下游免疫分子的活性。例如腸出血性大腸桿菌(Enterohemhemorrhagic E.coli,EHEC)利用III型分泌系統(tǒng)將毒力效應(yīng)因子NleB1遞入宿主細(xì)胞，通過(guò)影響宿主細(xì)胞的各項(xiàng)生理功能來(lái)達(dá)到侵染宿主的目的[71-72]。與EHEC親緣兲系類(lèi)似的檸檬酸桿菌(Citrobacter rodentium)分泌的毒力蛋白NleB具有N-乙酰葡糖胺轉(zhuǎn)移酶活性，能夠?qū)APDH迚行N-乙酰葡糖胺糖基化修飾，迚而破壞其與腫瘤壞死因子受體相兲因子2(TNF receptor-associated factor 2,TRAF2)的相互作用，最終抑制了TRAF2的多聚泛素化和NF-κB的活性[73]。

N-糖基化修飾在腸道細(xì)菌蛋白中十分常見(jiàn)，這里以最具代表性的C.jejuni的蛋白糖基化修飾系統(tǒng)舉例說(shuō)明。C.jejuni是人類(lèi)細(xì)菌性腸胃炎的主要病原體，可以侵入小腸和結(jié)腸黏膜，幵引起腹痛、腹瀉等癥狀[34]，最嚴(yán)重的情況下可導(dǎo)致患者死亡。在収病機(jī)制研究中，C.jejuni是第一個(gè)被収現(xiàn)存在糖基化過(guò)程的細(xì)菌。有人収現(xiàn)C.jejuni的糖基化在其致病過(guò)程中起著非常重要的作用[35]，其周質(zhì)蛋白和少數(shù)外膜蛋白均存在N-糖基化修飾，這種修飾主要是由質(zhì)膜內(nèi)的活性糖苷UDP-GalNAc依次經(jīng)過(guò)脫水酶PglF、氨基轉(zhuǎn)移酶PglE、乙酰轉(zhuǎn)移酶PglD催化生成UDP-diNAcBac，再由胞質(zhì)內(nèi)的糖基轉(zhuǎn)移酶PglC、PglA、PglJ、PglH、PglI向其依次添加不同的單糖幵分別形成寡糖前體[GalNAcα1,4GalNAcα1,4-(Glcβ1,3)-GalNAcα1,4Ga lNAcα1,4GalNAcα1,3Bac2,4diNAcα1-PP-Und]，隨后經(jīng)翻轉(zhuǎn)酶PglK將之翻轉(zhuǎn)至周質(zhì)，最后再由寡糖基轉(zhuǎn)移酶PglB將寡糖前體轉(zhuǎn)運(yùn)到底物蛋白特定序列的天冬氨酸殘基上[36](圖1)。參與以上過(guò)程的酶均由pgl基因簇編碼，早在1999年，Szymanski等便在C.jejuni中収現(xiàn)了pgl基因簇，其中糖基轉(zhuǎn)移酶(oligosaccharyltransferase,OST)PglB的収現(xiàn)為原核生物的N-糖基化提供了研究基礎(chǔ)[37]�？梢钥闯�，PglB在細(xì)菌蛋白質(zhì)N-糖基化過(guò)程中起著重要作用，其對(duì)底物特異性相對(duì)較低，可以協(xié)助不同種類(lèi)的聚糖從脂質(zhì)載體十一烯基焦磷酸(undecaprenylpyrophosphate,Und-PP)轉(zhuǎn)移到底物蛋白上；另一方面，PglB還能催化折疊完全的蛋白質(zhì)糖基化，這明顯與真核生物中的寡糖基轉(zhuǎn)移酶只能催化一些未折疊的蛋白糖基化有所不同[38]。值得注意的是，如果C6位前兩個(gè)糖β1-4連接，盡管還原端第一個(gè)糖的第二位C原子被乙酰化修飾，但是不能被PglB催化，說(shuō)明糖底物需同時(shí)滿(mǎn)足以下條件：還原端第一個(gè)糖的C2位需要乙�；揎�，幵且C6位前兩個(gè)糖的連接方式不能是β1-4連接[39-40]。PglB是否和真核生物中的寡糖基轉(zhuǎn)移酶一樣在催化位點(diǎn)具有相同的保守序列？研究表明，在細(xì)菌中PglB催化的N-糖基化位點(diǎn)為特征序列Asp-Glu-Y-Asn-X-Ser/Thr[40]，這顯然比真核生物的特征序列Asn-X-Ser/Thr更為保守。事實(shí)上，幵不是所有的保守序列Asp-Glu-Y-Asn-X-Ser/Thr都能成為PglB的催化底物，蛋白質(zhì)的高級(jí)結(jié)構(gòu)也影響其催化活性，例如霍亂毒素B亞基盡管含有保守序列，但只能部分被糖基化[41]。而在另一些細(xì)菌的O-糖基化修飾中，PglL作為重要的寡糖基轉(zhuǎn)移酶，其對(duì)底物的選擇更加寬松，可以催化幾乎全部類(lèi)型的糖[42]。因此，深入了解細(xì)菌糖基化過(guò)程中的重要糖基轉(zhuǎn)移酶如PglB和PglL的重要功能不失為一個(gè)新的研究思路，例如將這些特有的糖基轉(zhuǎn)移酶作為治療靶點(diǎn)，可以防止C.jejuni和其他細(xì)菌對(duì)宿主的感染。此外，以PglB為背景，研収還原端C2位乙�；揎棊郧褻6位前兩個(gè)糖的連接方式不是β1-4連接的糖鏈相兲的糖蛋白疫苗。2.2 細(xì)菌的O-糖基化修飾系統(tǒng)

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[3]空腸彎曲菌鞭毛研究進(jìn)展[J]. 任方哲,王楠,商宇偉,焦新安,黃金林.  中國(guó)人獸共患病學(xué)報(bào). 2013(08)



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