蛋白修饰最新研究技术系列一

　　

生物通报道：细胞的行为由蛋白决定，但是常见的DNA测序，或者芯片分析实验并不能告诉我们一个蛋白的指令到底是什么。在蛋白翻译过程中和翻译后，酶，脂类，蛋白和糖类会对新合成蛋白上的氨基酸进行修饰，从而导致即使是相同的遗传序列得到的蛋白，其功能也不尽相同的。

近年来科学家们越来越关注蛋白修饰，也初步了解了一些蛋白修饰何时出现，这些修饰的作用是什么，比如说磷酸基团修饰能失活，或者激活酶；线粒体蛋白赖氨酸上的乙酰基团修饰会导致代谢改变；组蛋白肽段上的甲基化修饰则能调控基因表达；SUMO蛋白修饰更是会影响到细胞凋亡，神经退行性病变等多个重要细胞进程。

但是这还远远不够，对于哪些肽段会被修饰，在哪儿修饰，这些修饰如何发生，对于细胞的影响是什么，我们知之甚微。现代质谱分析技术能分析一些类似磷酸化修饰的简单蛋白修饰，但是要找到像是SUMO蛋白这样的修饰却存在技术上的门槛，研究修饰蛋白的功能更还是处于婴儿期。不过随着新技术的不断推陈出新，我们对于蛋白修饰的了解也越来越多，在著名的The Scientist杂志上，几位专家就这一方法，提出了一些新颖的方法，克服了蛋白修饰研究中的难题。

如何实现蛋白糖基化

所谓糖基化蛋白就是带有糖链的蛋白，这种翻译后修饰参与了生物体的许多生命活动，而且随着蛋白质组学技术的不断发展，蛋白糖基化研究也越来越受到广泛关注。但是由于糖基修饰变化大，种类多，因此难以合成。

来自苏黎世瑞士联邦理工学院的Markus Aebi教授研究组提出了一种新方法，能解决这一问题，这不仅有利用糖基化研究，而且还可以大量培育生物学研究或药理学研究中需要的糖蛋白，这一研究成果公布在《Nature Chemical Biology》杂志上。

研究人员研制了一种包含空肠弯曲菌（Campylobacter jejuni）基因的大肠杆菌，利用改造后的大肠杆菌据能通过这些基因的共同作用，将糖链连接到蛋白质中特定氨基酸的氮原子上，获得哺乳动物的糖蛋白，虽然在细胞培养液的糖链上还有一些不必要的糖，但利用实验室已有的技术可以轻松地将这些多余的糖取掉，再放置上所需要的东西。

在日常的实验中，研究人员和药物开发人员经常利用细菌大量生产蛋白质，但是微生物却没有设备来生产糖蛋白，这种方法就能解决这个问题，而且由于这种糖蛋白也是一些病毒感染的关键蛋白，与多种疾病如肌肉萎缩症也有关，因此这一新成果将在生物药学和糖蛋白质研究中有直接的现实应用。Aebi教授说，“这就是糖蛋白工程（glycoengineering）”。

敬请关注后续报道

（生物通：张迪）

原文摘要：

A combined method for producing homogeneous glycoproteins with eukaryotic N-glycosylation

We describe a new method for producing homogeneous eukaryotic N-glycoproteins. The method involves the engineering and functional transfer of the Campylobacter jejuni glycosylation machinery in Escherichia coli to express glycosylated proteins with the key GlcNAc-Asn linkage. The bacterial glycans were then trimmed and remodeled in vitro by enzymatic transglycosylation to fulfill a eukaryotic N-glycosylation. It provides a potentially general platform for producing eukaryotic N-glycoproteins.