糖基化,是蛋白质和脂质最重要的翻译后修饰过程。糖生物学与糖技术的前沿科学进展,揭示了糖基化针对各种疾病时,特别是癌症病理学方向的生物学作用。接下来,我们就来了解一下什么是糖基化,以及糖基化技术开发乙肝糖疗法前景。
乙肝糖基化技术前景,干扰HBV表面抗原,新靶点:核心岩藻糖
一、了解糖基化
全球已经有两种主要类型的蛋白质糖基化:N-糖基化和O-糖基化。在哺乳动物的N-糖基化中,N-乙酰氨基葡萄糖 (GlcNAc) 通过Asn-X-丝氨酸 (Ser)/苏氨酸 (Thr) 内的 β-1 N-键连接到天冬酰胺 (Asn) 侧链的氮原子。相比之下,O-糖基化主要涉及 GlcNAc/N-乙酰半乳糖胺 (GalNAc) 与官能羟基的连接,最常见的是在 Ser 和 Thr 残基中。
大约50%-60%的所有蛋白质都被糖基化,大多数膜/分泌蛋白质亦是如此。糖基化模式的显著变化,主要发生在出生和分化过程中,以及在某些病理条件下,例如致癌和癌症转移。粘蛋白是 O-糖基化蛋白质,其特征在于串联的Pro、Ser 和 Thr O-糖基化重复序列,并且这种蛋白质糖基化结构,在恶性转化过程中也会发生显著变化。
大约1%的人类基因是参与寡糖合成的糖基转移酶。当糖基转移酶作用于特征性寡糖结构时,它需要供体底物。如,岩藻糖基转移酶使用 GDP-岩藻糖将岩藻糖连接到聚糖上,而半乳糖基转移酶使用 UDP-半乳糖将半乳糖作为每个供体底物连接到聚糖上。 GDP-岩藻糖和UDP-半乳糖的转运蛋白对于将供体底物从细胞溶质带到高尔基体也很重要。糖基转移酶的表达受多种转录因子的控制,其中大部分仍然未知。
二、乙肝糖基化开发前景
日本大阪大学医学院研究人员在Viruses上,发表了一项前沿科研进展,即糖基化技术在乙肝研究领域的应用挑战。研究人员认为,先前使用糖苷酶抑制剂的研究表明,未能处理 N-糖基化,这会导致乙肝病毒颗粒通过受损的蛋白质-蛋白质相互作用聚集,最终导致异常运输。因此,糖苷酶抑制剂正丁基脱氧野尻霉素可能是一种新型的乙肝病毒复制抑制剂!
然而,广谱糖基化抑制剂可能具有多种副作用。最近有报道称,丝氨酸掺入物 5 (SERINC5) 是抗人类免疫缺陷病毒 (HIV) 的宿主内在因子。SERINC5的功能域,对于抑制 HBV 分泌是必不可少的,但发现它不是抑制 HIV-1 分泌所必需的。SERINC5,它可以增加 HBV 表面蛋白的非糖基化,并且略微地降低了HBs 蛋白水平,导致 HBV 分泌减少。
更重要的是,研究人员还发现 SERINC5 与高尔基体中大 S HBV 蛋白共定位。它对 HBV 和 HIV 之间的抑制作用差异性,可以归因于SERINC5 的功能域。所以,研究人员认为,这种通过干扰 HBV 表面抗原的糖基化技术是一种有效的HBV糖疗法。
三、HBV治疗新靶点
这并不是全球首次检查了糖基化在乙肝病毒感染过程中的作用,以往全球也有许多相关研究。到目前为止,此类相关研究多数表明,HBV 表面抗原的糖基化在细胞表面病毒分选和病毒分泌过程中,起到重要作用!日本研究人员使用的是伪 HBV 颗粒(即BNC),研究结果表明,肝癌细胞表面的岩藻糖基化对于 HBV 进入至关重要。
研究初步数据表明,核心岩藻糖基化的抑制机理,抑制了 HBV 进入表达 NTCP的HepG2 细胞。尽管这种抑制机理,可能与此前关于 BNC 进入的分子机制研究结论不一致,但日本研究人员的这份研究数据表明,核心岩藻糖可能是 HBV治疗的新靶点!
HBV糖治疗中,最重要的问题是,如何识别核心岩藻糖或其他关键糖基化的靶蛋白。由于其副作用,广泛的糖基化抑制剂开发将不会成功。所以,一种理想的糖疗法可能是开发下一代抗体,这种抗体可以识别参与 HBV 感染和复制的特征性聚糖结构和肽。糖疗法和常规疗法的组合使用,也可能是未来探索的方向。
小番健康结语:HBV是引起急性或慢性肝炎的主要原因,持续的HBV感染可导致肝癌(HCC)发展。虽然,全球已有几种不同方法来对抗HBV,但都很难停止使用这些药物。糖基化是一种重要的翻译后蛋白质修饰,涉及到人类许多病理状况。HBV 表面蛋白含有多种寡糖,HBV糖基化的抑制机理,代表了一种潜在新型的抗HBV疗法。
过去人们认为,肝细胞/肝癌细胞的糖基化,对于HBV感染也很重要,因为即便这些细胞表达 HBV受体,它也可以防止 HBV感染肝细胞以外的细胞。轻微改变糖基化状态的天然产物或一些小分子,有可能发现增强抗HBV药物,从而产生乙肝研究领域一种新方法。
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