康奈尔大学 大肠杆菌
学分:落基山实验室，国立卫生研究院 可怜的聚糖——这些复杂的糖分子附着在人体80%的蛋白质上，使它们成为生命的重要组成部分
但是这个过程，被称为糖基化，已经被更快的生物分子过程所掩盖，例如转录和翻译
“糖基化对这个星球上的生命是绝对必要的
然而，我们对此仍然知之甚少
史密斯化学和生物分子工程学院的刘易斯工程学教授
“虽然人们对理解基因组和蛋白质组给予了很大关注，但糖体——代表生物体中游离或存在于糖蛋白等更复杂分子中的全部糖的补充——却相对缺乏研究
我们需要新的工具来推进这一领域
" 迪莉萨的实验室通过征用简单的单细胞微生物——即大肠杆菌——创造了这些工具
大肠杆菌——并设计它们来探索糖基化的复杂过程和蛋白质连接的多糖在健康和疾病中的功能作用
该小组的论文“在细菌中设计正交的人O-连接糖蛋白生物合成”，发表在7月27日的《自然化学生物学》上
第一作者是阿拉文·纳塔拉詹博士
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此前，迪莉萨的团队使用了类似的细胞糖工程方法来生产一种最常见的糖蛋白——那些具有与氨基酸天冬酰胺相连的聚糖结构或氮连接的糖蛋白
现在，研究人员将注意力转向另一种丰富的糖蛋白，即O-连接的糖蛋白，其中聚糖附着在蛋白质的丝氨酸或苏氨酸氨基酸的氧原子上
O-连接的聚糖在结构上比它们的N-连接的同类更多样化，并且它们在诸如乳腺癌等疾病的新治疗方法的开发中具有重要的意义
“我们的细胞工程工作相当复杂，因为我们不仅需要装备E
纳塔拉詹说:“大肠杆菌拥有一整套酶来制造聚糖结构并将其连接到蛋白质上，但我们也必须小心地重新连接天然的代谢网络，以确保唾液酸等重要的聚糖构建模块的可用性。”
“在我们的糖蛋白中添加唾液酸意义重大，因为这种糖残基对于将药物靶向特定细胞并延长其循环半衰期至关重要
" 当一个细胞癌变时，它会表达某些生物标志物，包括异常糖基化的表面蛋白，这表明癌症的存在
迪莉萨的小组装备了E
大肠杆菌具有产生这种蛋白质的机制，包括一种非常类似于突出的癌症生物标志物粘蛋白1 (MUC1)
“MUC1的糖基化版本是癌症治疗的最高优先级靶抗原之一
该论文的资深作者迪莉萨说:“开发针对这一目标的疗法非常具有挑战性。”
“但通过拥有一种生物合成工具，比如我们创造的能够复制MUC1结构的工具，我们希望这能提供糖蛋白试剂，用于发现抗体或直接用作免疫疗法，所有这些都有助于对抗某些类型的癌症
" 在导致新冠肺炎病的非典病毒的一种表面蛋白中也发现了氧连接和氮连接的聚糖
迪莉萨希望他的小组的细菌细胞糖工程方法将为创造这种S蛋白的糖基化版本打开大门，从而产生抗冠状病毒的治疗性抗体，或者开发亚单位疫苗。
由于他们早期复制氮连接聚糖的工作，研究人员能够使氧连接系统快速启动和运行
现在迪莉萨的实验室已经准备好制造携带两种糖基化的蛋白质，这一点很重要，因为许多糖蛋白，如SARS-CoV-2中的S蛋白，都携带氮和氧连接的聚糖结构。
研究人员也在探索增加糖蛋白谱的方法
大肠杆菌细胞能够产生这些产物的效率
“我们想到了E
迪莉萨说:“在蛋白质糖基化方面，大肠杆菌是一个干净的底盘或空白的石板，因为这些细菌通常不会像我们已经安装的细菌那样形成糖基化反应。”
“这样就可以自下而上地构建这些路径，让我们完全控制所形成的聚糖结构的类型，以及它们所附着的目标蛋白的特定位点
这是一个很难用其他现有的基于细胞的糖蛋白工程系统或技术实现的控制水平
"
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