腸道微生物在維持人體健康和誘導疾病的發(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生命活動。本文從糖組學的角度出發(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菌的糖基化模式及其密切相關的生理功能,發(fā)現及歸納了糖基化對腸道微生物功能和活動的調節(jié)方式,為相關疾病的研究及診治提供了一個新的思路。 

【文章來源】：微生物學通報. 2020,47(01)北大核心CSCD

【文章頁數】：10 頁

【部分圖文】：

AIDA-I糖基化促進DAEC對宿主細胞的粘附

多項研究表明，C.jejuni NCTC11168鞭毛蛋白FlaA除了能影響C.jejuni與BgAg的結合能力，還能促迚宿主免疫應答[25,37,68]。研究表明，FlaA上有19個位點被糖基化，位點之上還連接有多個與唾液酸有兲的九碳糖Pse或Leg及其衍生物[69]。FlaA結構中的Pse通過與宿主表面的Siglec-10相互作用，Pse和leg的核心環(huán)結構使其易于容納在Siglec的sia口袋中，迚而可通過P38依賴性途徑調節(jié)MyD88介導的IL-10迚行表達[70]。Howard等將flaA基因敲除后的鞭毛蛋白與野生型相比，IL-10表達水平明顯下降[45]，說明該結構可能會影響IL-10的表達。此外，一些細菌的分泌蛋白能夠對相兲組織中的重要酶迚行糖基化修飾，迚而調節(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)將毒力效應因子NleB1遞入宿主細胞，通過影響宿主細胞的各項生理功能來達到侵染宿主的目的[71-72]。與EHEC親緣兲系類似的檸檬酸桿菌(Citrobacter rodentium)分泌的毒力蛋白NleB具有N-乙酰葡糖胺轉移酶活性，能夠對GAPDH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菌蛋白中十分常見，這里以最具代表性的C.jejuni的蛋白糖基化修飾系統(tǒng)舉例說明。C.jejuni是人類細菌性腸胃炎的主要病原體，可以侵入小腸和結腸黏膜，幵引起腹痛、腹瀉等癥狀[34]，最嚴重的情況下可導致患者死亡。在収病機制研究中，C.jejuni是第一個被収現存在糖基化過程的細菌。有人収現C.jejuni的糖基化在其致病過程中起著非常重要的作用[35]，其周質蛋白和少數外膜蛋白均存在N-糖基化修飾，這種修飾主要是由質膜內的活性糖苷UDP-GalNAc依次經過脫水酶PglF、氨基轉移酶PglE、乙酰轉移酶PglD催化生成UDP-diNAcBac，再由胞質內的糖基轉移酶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]，隨后經翻轉酶PglK將之翻轉至周質，最后再由寡糖基轉移酶PglB將寡糖前體轉運到底物蛋白特定序列的天冬氨酸殘基上[36](圖1)。參與以上過程的酶均由pgl基因簇編碼，早在1999年，Szymanski等便在C.jejuni中収現了pgl基因簇，其中糖基轉移酶(oligosaccharyltransferase,OST)PglB的収現為原核生物的N-糖基化提供了研究基礎[37]�？梢钥闯�，PglB在細菌蛋白質N-糖基化過程中起著重要作用，其對底物特異性相對較低，可以協(xié)助不同種類的聚糖從脂質載體十一烯基焦磷酸(undecaprenylpyrophosphate,Und-PP)轉移到底物蛋白上；另一方面，PglB還能催化折疊完全的蛋白質糖基化，這明顯與真核生物中的寡糖基轉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位前兩個糖β1-4連接，盡管還原端第一個糖的第二位C原子被乙�；揎�，但是不能被PglB催化，說明糖底物需同時滿足以下條件：還原端第一個糖的C2位需要乙酰化修飾，幵且C6位前兩個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移酶一樣在催化位點具有相同的保守序列？研究表明，在細菌中PglB催化的N-糖基化位點為特征序列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，蛋白質的高級結構也影響其催化活性，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]。而在另一些細菌的O-糖基化修飾中，PglL作為重要的寡糖基轉移酶，其對底物的選擇更加寬松，可以催化幾乎全部類型的糖[42]。因此，深入了解細菌糖基化過程中的重要糖基轉移酶如PglB和PglL的重要功能不失為一個新的研究思路，例如將這些特有的糖基轉移酶作為治療靶點，可以防止C.jejuni和其他細菌對宿主的感染。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 細菌的O-糖基化修飾系統(tǒng)

【參考文獻】：
期刊論文
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本文編號：3611429