靶向细菌自转运粘附素中庚糖基化修饰的单克隆抗体的制备

Preventing pathogen adhesins from binding to host cells thereby reducing bacterial virulence，termed as bacterial anti-adhesion therapy, is a new solution for treating bacterial infections in recent years. Involved in bacterial adhesion, aggregation, infection, biofilm formation, serum resistance and bacterial toxicity, autotransport adhesins have been considered as effective target in anti-adhesion therapy. Recent studies have shown that a new family of bacterial autotransporter heptosyl-transferase (BAHT) catalyzed the heptosylation of serine of the autotransport adhesin, such as AIDA-I and TibA, to achieve bacterial adherence to host cells. Our aims are to synthesize Ser-O-Hep glycopeptides and produce the corresponding monoclonal antibody that can specifically target Ser-O-Hep. The results not only afford a more robust chemical synthesis of Ser-O-Hep, but also an effective tool for detecting Ser-O-Hep modified glycoproteins, thus accelerating the exploration of Ser-O-Hep in various pathogenic bacteria. Furthermore, the monoclonal antibody is helpful for developing new generation of small molecules as well as antibody-type anti-bacteria drugs targeting adhension.

阻止致病菌粘附素粘附宿主细胞从而降低细菌毒力，被称为细菌抗粘附治疗，是近年来治疗细菌感染的新途径。自转运蛋白参与细菌的黏附、聚集、侵染、生物膜形成、血清抗性和细菌毒性等生理过程，阻止此类自转运粘附素与宿主细胞的结合是一种有效的细菌抗粘附治疗手段。最近的研究表明，一组新型的七碳糖转移酶家族，能够催化AIDA-I和TibA等自转运黏附素上丝氨酸发生庚糖糖基化修饰，从而实现细菌对宿主细胞的粘附。本课题拟合成Ser-O-Hep修饰糖肽从而制备能够特异性靶向Ser-O-Hep修饰的单克隆抗体，研究结果不仅能为Ser-O-Hep的化学合成提供更有效的制备方法，还将为Ser-O-Hep修饰糖蛋白的研究提供更为有效的检测工具，从而加速对多种病原细菌中Ser-O-Hep修饰的探索，更为发展新一代小分子以及抗体类细菌抗粘附药物提供新的理论指导。

阻止自转运粘附素与宿主细胞的结合是一种有效的细菌抗粘附治疗手段。一组新型的七碳糖转移酶家族，能够催化AIDA-I和TibA等自转运黏附素上丝氨酸发生庚糖糖基化修饰，从而实现细菌对宿主细胞的粘附。本课题经过三年的研究，顺利并超额完成项目任务书中制定的相关工作。我们首先利用Wittig反应构建出新的七碳糖骨架，随后Sharpless不对称氧化反应的成功应用使得我们得到了6位两种绝对构型的庚糖。在硫苷和三氯亚胺酯介导的糖基化反应的帮助下，我们成功获得了与生物体内糖基化修饰构型一致的丝氨酸庚糖。利用多肽固相合成方法获得相应的糖肽后，以这两种构型的庚糖肽作为半抗原，我们使用动物免疫、杂交瘤融和筛选的方法制备出具有高度构型选择性的丝氨酸庚糖基化修饰（Ser O-Hep）的单克隆抗体Anti-Serhep1a-M和Anti-Serhep1b-M。通过免疫印迹分析进一步验证两个单抗对细菌外源性蛋白及内源性蛋白的特异性识别。此外，Anti-Serhep1a-M和Anti-Serhep1b-M可通过剂量依赖性的方式，有效抑制DAEC细菌对于宿主细胞的粘附，而不影响细菌及宿主细胞的生长。本项目首次报道特殊的丝氨酸庚糖基化修饰多肽的合成以及相应抗体的制备，不仅为随后该特殊类型糖基化修饰检测提供了有力的分子工具，而且该抗体本身作为抗粘附治疗的新型手段，具有潜在的治疗细菌感染、克服抗生素耐药性的能力。在本基金的资助下，已培养博士研究生1名，硕士研究生2名，发表SCI论文7篇（4篇为第一标注，3篇为第二标注），申请国家发明专利5项。