胶质瘤中β4GalT5对SND1糖基化修饰的调控机制和功能意义研究

Both beta-1,4-galactosyltransferase 5 (β4GalT5) and SND1 play important roles in the glioma process. Our previous studies have found that SND1 as a glycoprotein is modified by N-glycosylation, which can bind to and be regulated by β4GalT5. Therefore, we hypothesized that β4GalT5 could binds to SND1 and catalyze its glycosylation, then affect the expression of SND1 downstream genes, thereby affecting the occurrence and development of glioma. In this study, we intend to prove that N-glycosylation modification of SND1 plays an important role in glioma. The oligosaccharides on different sites mediate different cell functions. After that, we would demonstrate that β4GalT5 regulate the glycosylation of SND1 by combining with it. Then we would detect the expression of SND1 downstream genes under the condition of β4GalT5-regulated SND1 glycosylation. The changes of glioma cell biological functions would also be analyzed. Finally, the effects of β4GalT5 on the glioma process would be verified in tissue samples and nude mice models. Our study will explore the role and mechanism of protein glycosylation modification in glioma at the cellular, tissue and animal levels, and provide new ideas and targets for the prevention and treatment of glioma.

β-1,4-半乳糖基转移酶 5（β4GalT5）和SND1均在胶质瘤的发生发展中发挥重要作用。课题组前期研究发现SND1是N-糖基化修饰的糖蛋白，可与β4GalT5相结合并受其调控，因而提出β4GalT5结合并催化SND1糖基化修饰，影响SND1下游基因表达，进而影响胶质瘤发生发展的假说。课题拟首先证明SND1的N-糖基化修饰在胶质瘤中发挥重要作用，不同位点上的N-糖基化修饰介导胶质瘤细胞不同的生物学功能；接着证明β4GalT5通过结合SND1对其糖基化修饰进行调节；然后分析β4GalT5调控的SND1糖基化修饰的改变对SND1下游基因表达的影响；在此基础上分析后续胶质瘤细胞生物学功能的变化；最后在组织标本及裸鼠模型中验证β4GalT5调控SND1糖基化修饰对胶质瘤发生发展的影响。本课题将在细胞、组织及动物水平上探讨蛋白质糖基化修饰在胶质瘤中的作用及机制，为胶质瘤的防治提供新思路和新靶点。

胶质瘤是最常见的中枢神经系统恶性肿瘤，由于生长迅速、侵袭性强、对化疗药物不敏感，且外科手术难以完全清除等特征，导致其成为预后最差的肿瘤之一。因此，研究胶质瘤内在生物学特性及发生发展机制，对寻找有效合理的分子靶向治疗位点，提高患者生存率具有重要意义。蛋白质的糖基化修饰被证实可以调控肿瘤的生物学功能，提供特异性的靶点。其中催化形成特异性Galβ1→4GlcNAc糖链结构的糖基转移酶β4GalT5被报道与胶质瘤的恶性进展密切相关。本项目探讨了SND1及其N-糖基化修饰在胶质瘤发生发展中的意义，证明了β4GalT5对SND1的N-糖基化修饰存在调节作用，并参与胶质瘤的发生发展，具体如下：（1）SND1在胶质瘤中高表达，与胶质瘤的恶性进展正相关；随着胶质瘤级别的增高，SND1呈现相应的高度表达；敲低SND1抑制胶质瘤细胞的增殖、迁移及侵袭能力；SND1有望成为克服胶质瘤恶性发展的重要分子靶标；（2）SND1在胶质瘤细胞中发生N-糖基化，明确存在四个N-糖基化位点，分别位于第50、168、283、416号位；其中，第50号位N-糖基化位点的缺失会诱导其滞留在内质网而无法转运至高尔基体中，触发未折叠蛋白反应及内质网相关性降解；（3）去除SND1第50号位的N-聚糖会导致胶质瘤细胞的增殖和侵袭功能显著被抑制，凋亡相关基因G0S2、Bcl-2、Bax、cleaved-caspase-3等显著变化，细胞凋亡信号通路呈活化趋势；（4）β4GalT5与SND1在胶质瘤细胞中发生相互作用，且催化SND1表面形成特异性Galβ1→4GlcNAc糖链分支；（5）抑制β4GalT5影响SND1与MTDH的结合，进而抑制SND1/MTDH复合物介导的抑制胶质瘤细胞增殖、迁移与侵袭功能。项目聚焦于胶质瘤细胞中异常表达的糖蛋白SND1，其本身及其表面的N-糖基化修饰在胶质瘤的恶性进展中均扮演了重要的角色。作为β4GalT5所催化的底物，其特异性糖链的缺失所介导的生物学功能的改变也为更深入了解糖基转移酶在调控糖蛋白介导的相关生物学功能中的作用提供有效依据，为胶质瘤的治疗提供新的靶点。