胞浆或核定位蛋白质的O-GalNAc糖基化研究

蛋白质O糖基化是重要的翻译后修饰，其中O-GalNAc修饰是O糖基化中进化地位较高级的一种修饰，具有重要的生物学意义。目前已知的O-GalNAc糖基化蛋白主要是黏蛋白型细胞膜蛋白或分泌蛋白。但是最近我们通过体外高通量O-糖链初始糖基转移酶ppGalNAc-T的底物研究发现，胞浆或核定位蛋白也存在O-GalNAc糖基化信号，并且在体内得到了初步验证。同时国外的最新研究证明刺激细胞Src激酶通路后ppGalNAc-T酶在细胞内产生高尔基体至内质网的转位现象，这些现象提示我们ppGalNAc-T可能存在新的胞内蛋白的O-GalNAc修饰途径；细胞胞内蛋白的O-GalNAc修饰具有怎样的生物学意义呢？本研究旨在通过糖生物学，细胞生物学研究手段以及质谱技术的结合，研究胞内蛋白的O-GalNAc糖基化现象，揭示胞内蛋白的O-GalNAc糖基化修饰途径，为研究多样化的蛋白质O-糖基化功能奠定基础。

蛋白质的糖基化修饰是一种重要的蛋白质翻译后修饰。超过50%的细胞蛋白具有糖基化修饰，绝大多数的膜蛋白或分泌蛋白都是糖基化修饰蛋白，其糖链参与了包括细胞识别、细胞粘附、分化发育、信号转导、精卵结合、病原体感染、免疫应答等众多重要生命过程。同时在众多疾病的发生发展中均伴随有蛋白质糖基化异常的发生。因此蛋白质的糖基化研究对全面深入理解生命活动规律和疾病的发生发展机制具有重要意义。. 本项目研究的黏蛋白型O糖基化即O-GalNAc糖基化修饰是蛋白质糖基化修饰中一种普遍存在的糖基化修饰形式。目前已知的蛋白质O-GalNAc糖基化主要是发生在细胞高尔基体上，即蛋白质从内质网合成转移到高尔基，在高尔基体上由O-GalNAc糖基转移酶（ppGalNAc-T）发生初始的O-GalNAc糖基化修饰继而糖链延伸形成成熟的修饰蛋白，最终定位到细胞膜或分泌到细胞外形成具有功能的膜蛋白和分泌蛋白。因此目前广泛报道的O-GalNAc糖基化蛋白主要是黏蛋白型细胞膜蛋白或分泌蛋白。而这种修饰在胞浆或核蛋白上未见有报道和研究。. 本研究中我们通过体外高通量O-糖链初始糖基转移酶ppGalNAc-T的底物研究，首次发现了细胞内的胞浆或核定位蛋白存在O-GalNAc糖基化修饰。通过系统严谨的生物化学和细胞生物学实验，我们对细胞内定位的肿瘤抑制因子p53蛋白进行了详细研究，首次发现和证明了p53具有一种新的修饰即O-GalNAc糖基化修饰。发现该修饰调控不同于经典的O-GalNAc糖基化途径，有可能发生在细胞内囊泡样结构上；同时还初步发现在阿霉素等刺激下p53蛋白的O-GalNAc糖基化与其磷酸化修饰之间存在位点竞争关系，提示O-GalNAc糖基化参与维持细胞中p53蛋白稳定性。本研究首次报道了胞浆或核定位蛋白可以发生O-GalNAc糖基化修饰，向传统O-糖基化概念提出了挑战，拓展了我们对蛋白质糖基化多样性的认识。提出了细胞内可能存在促使胞浆或核蛋白发生O-GalNAc糖基化修饰的新途径和调控机制，为深入理解蛋白质O-糖基化功能多样性提供了创新性见解。.