化学蛋白质组学技术在血型改造糖苷酶筛选中的应用

It is an effective method to prepare universal blood by removal of erythrocyte surface antigen with glycosidases. Intestinal flora contains a wealth of enzyme resources, the studies show that there are α-N-acetylgalactosaminidase (NAGA) and α-galactosidase (GLA) for A, B blood group antigen degradation. Currently, both enzymes are obtained by isolating and culturing strains, however, most of the intestinal strains can not be cultured in vitro, which greatly limits the range of glycosidase screening. Activity-based protein profiling could selectively label active target proteins by activity-based probes in complex biological systems. In order to obtain more efficient blood group modification of glycosidases, applicant intend to introduce ABPP technology to screen intestinal bacterial proteins to discover active target glycosidases. The research include synthesis of probes, labeling of bacterial flora and mass spectrometry identification. Finally, the target protein was expressed, purified and verified in vitro. Previous studies have shown that α-galactoside cyclophellitol aziridine compounds can bind both NAGA and GLA simultaneously, and the synthesis of small molecular probes and the selective labeling of gut bacterial proteins have been achieved. This study provides a new enzyme tool for blood group transformation, which is of great significance to emergency or clinical blood transfusion research. It also provides a practical method for mining enzyme resources in complex systems.

利用糖苷酶切除红细胞表面抗原是制备通用型血的有效手段。肠道菌群中蕴含着丰富的酶资源，大量研究表明其中存在可降解A、B血型抗原的α-N-乙酰半乳糖胺酶(NAGA)和α-半乳糖苷酶(GLA)。目前筛选二者的方法都是对菌株分离培养来获取，然而大多数肠道菌株无法体外培养，这极大限制了糖苷酶筛选范围。化学蛋白质组学技术(ABPP)利用分子探针可在复杂的生物体系中选择性标记活性目标蛋白，为获取更高效的血型改造糖苷酶，申请人拟引入ABPP技术从肠道菌群蛋白中筛选活性目标糖苷酶，通过合成探针、标记菌群蛋白并质谱鉴定靶标蛋白，最后进行靶蛋白的重组表达、纯化以及体外活性验证。前期研究表明α-半乳糖苷型氮丙啶化合物可同时结合NAGA和GLA，且已实现小量分子探针的合成和对肠道菌群蛋白的选择性标记。本研究为血型改造提供新的酶工具，对应急或临床输血研究具有重要意义，也为挖掘复杂生境中的酶资源提供了切实可行的方法。

通用型血在战争或突发事件中的应急或临床输血方面具有重要应用。利用糖苷酶分别把A、B或AB型红细胞表面抗原末端的单糖切除,使之变为O型的红细胞, 则实现了通用型红细胞的改造。。肠道菌群中蕴含着丰富的酶资源，大量研究表明其中存在可降解A、B血型抗原的α-N-乙酰半乳糖胺酶(NAGA)和α-半乳糖苷酶(GLA)。目前筛选二者的方法都是对菌株分离培养来获取，然而大多数肠道菌株无法体外培养，这极大限制了糖苷酶筛选范围。化学蛋白质组学技术(ABPP)利用分子探针可在复杂的生物体系中选择性标记活性目标蛋白，为获取更高效的血型改造糖苷酶，本研究引入了ABPP技术从肠道菌群蛋白中筛选活性目标糖苷酶，通过合成探针、标记菌群蛋白并质谱鉴定靶标蛋白，最后进行靶蛋白的重组表达、纯化以及体外活性验证。研究表明α-半乳糖苷型氮丙啶化合物可同时结合NAGA和GLA，且已实现分子探针JJB468的合成和对肠道菌群蛋白的选择性标记，目前已经鉴定出3个肠道菌群新糖苷酶：①蛋白名AH67_08535；② 蛋白名BEH_17345；③ 蛋白名N134_04935等。本项目的研究进展工作基本按计划实施，利用糖苷酶探针筛选并鉴定出的3个糖苷酶蛋白为后期目标酶进行红细胞表面糖苷改造奠定了基础。本项目涉及的方法技术已申请1项国家技术发明专利，发表了1篇SCI文章，参加国内学术会议1次，项目执行期内有1名博士后与2名硕士研究生参与工作，总体已完成项目计划要求。本研究为血型改造提供新的酶工具，对应急或临床输血研究具有重要意义，也为挖掘复杂生境中的酶资源提供了切实可行的方法。