修饰蛋白组高分文章新策略：研究磷酸化和糖基化的相互影响

2023-12-13 11:21:58, 莲莲看北京青莲百奥生物科技有限公司

蛋白质翻译后修饰是增加蛋白质活性及多样性的重要过程，许多重要的生命活动和疾病发生可被各类翻译后修饰调控。不同修饰类型可能存在相互影响，其中最常见的是磷酸化修饰和糖基化修饰间的相互竞争与协同修饰，因为二者是蛋白质翻译后修饰中最重要的两种类型，而且均可发生在蛋白质的丝氨酸和苏氨酸上。同时研究磷酸化和糖基化，是很多高分文章的一种新策略，下边就跟着小编一块，看看大牛们都是怎么利用这两种修饰的联合研究发表高分文章的吧！

案例一

糖基化和磷酸化相互抑制调控细胞代谢

雷帕霉素复合物1（mTORC1）的靶点根据营养水平调节代谢和细胞生长。而葡萄糖是细胞的主要能量供应，必须通过高响应信号机制将葡萄糖水平准确地输送到mTORC1，以控制mTORC1活性。2023年8月，北京大学的研究人员发现葡萄糖诱导的mTORC1激活受HEK1T细胞中mTORC293核心成分Raptor的O-GlcNAc糖基化的调节。进一步研究发现AMPK介导的Raptor磷酸化抑制了Raptor的O-GlcNAc糖基化并抑制了Raptor-Rags相互作用，从而揭示了葡萄糖协调调节细胞合成代谢和分解代谢的精细控制的机制。

图1 糖基化和磷酸化修饰介导的细胞代谢调控机制

发表时间：2023年6月

发表期刊：Molecular Cell (IF=16.0)

发表单位：北京大学

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案例二

磷酸化和糖基化修饰的相互抑制影响肿瘤细胞代谢

连接的β-N-乙酰氨基葡萄糖（O-GlcNAc）处于细胞代谢的关键节点，它的失调导致分子和病理改变，导致疾病。2023年6月，武汉大学人民医院的研究人员发现O-GlcNAc在异常代谢状态下直接调节从头核苷酸合成和烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD）的产生，而磷酸核糖焦磷酸合成酶1（PRPS1）是从头核苷酸合成途径的关键酶，被O-GlcNAc转移酶（OGT）O-GlcNAcyl化，触发PRPS1六聚体形成并解除核苷酸产物介导的反馈抑制，从而增强PRPS1活性。进一步的研究表面，PRPS1 O-GlcNAc糖基化阻断 AMPK 结合并抑制AMPK介导的PRPS1磷酸化，PRPS1 O-GlcNAc糖基化升高可促进肿瘤发生，并赋予肺癌对放化疗的耐药性。

图2 糖基化和磷酸化修饰对肿瘤代谢的调控机制

发表时间：2023年6月

发表期刊：Nature Chemical Biology (IF=14.8)

发表单位：武汉大学人民医院

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案例三

磷酸化和糖基化竞争抑制对肝母细胞瘤关键蛋白的影响

O-连接-β-N-乙酰氨基葡萄糖（O-GlcNAc）、糖基化和磷酸化是关键的翻译后修饰，参与调节参与肿瘤发生和各种实体瘤发展的蛋白质的功能。2019年10月，上海交通大学的研究人员对肝母细胞瘤（HB）组织和正常肝组织进行O-GlcNAc修饰或磷酸化修饰分析，鉴定到属于114个蛋白质的78个O-GlcNAc糖基化肽和3494个蛋白质中的2088个磷酸化肽，其中41种蛋白质同时被O-GlcNAc糖基化和磷酸化修饰，这些蛋白质参与多种分子和细胞过程，包括染色质重塑、转录、翻译、运输和细胞器组织。进一步验证表明O-GlcNAc糖基化和HSPB1磷酸化之间存在竞争性抑制作用，HSPB1的O-GlcNAc糖基化修饰在体外促进了HB细胞系的增殖并增强了化疗耐药性。

图3 糖基化和磷酸化修饰图谱

发表时间：2019年10月

发表期刊：Signal Transduct Target Ther(IF=39.3)

发表单位：上海交通大学

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案例四

磷酸化和糖基化修饰调控小麦春化

糖基化和磷酸化是两种拮抗调节蛋白质功能的翻译后修饰。在植物中，对这两种蛋白质修饰的调控和串扰知之甚少。2019年5月，中国科学院植物研究所的研究人员对小麦春化过程中的糖基化和磷酸化进行动态分析，确定了168种差异糖基化蛋白和124种差异磷酸化蛋白，31种带有磷酸化和糖基化修饰与春化相关，其中大多数（97%）表现出共存模式，其余表现出潜在的竞争模块。进一步分析发现被动态糖基化（S87）和磷酸化（S152）修饰修饰，S87和S152的突变在体外影响了TaGRP2与TaVRN3 RIP1基序的结合。

图4 磷酸化和糖基化对小麦春化的响应

发表时间：2019年5月

发表期刊：Plant Physiology(IF=7.4)

发表单位：中国科学院植物研究所

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【参考文献】

1.Xu C, Pan X, Wang D, et al. O-GlcNAcylation of Raptor transduces glucose signals to mTORC1. Mol Cell. 2023;83(16):3027-3040.e11

2.Chen, L., Zhou, Q., Zhang, P. et al. Direct stimulation of de novo nucleotide synthesis by O-GlcNAcylation. Nat Chem Biol (2023).

3.Song H, Ma J, Bian Z, et al. Global profiling of O-GlcNAcylated and/or phosphorylated proteins in hepatoblastoma. Signal Transduct Target Ther. 2019;4:40.

4.Xu S, Xiao J, Yin F, Guo X, Xing L, Xu Y, Chong K. The Protein Modifications of O-GlcNAcylation and Phosphorylation Mediate Vernalization Response for Flowering in Winter Wheat. Plant Physiol. 2019 Jul;180(3):1436-1449.