來源：上海有機(jī)所 2021-12-13 08:16
在阿爾茨海默?。ˋD）進(jìn)展中，存在beta淀粉樣蛋白（β-Amyloid，Aβ）的積累。Aβ在受影響的腦組織區(qū)域形成病理性聚集，被認(rèn)為與AD的發(fā)生、進(jìn)展和表型密切相關(guān)。多種翻譯后修飾（如磷酸化、硝基化、糖基化等）對Aβ的病理性聚集及體內(nèi)生物活性具有重要且不同的調(diào)控作用。在AD患者腦內(nèi)，多種病理相關(guān)蛋白的糖基化位點(diǎn)、數(shù)量和水
在阿爾茨海默?。ˋD）進(jìn)展中，存在beta淀粉樣蛋白（β-Amyloid，Aβ）的積累。Aβ在受影響的腦組織區(qū)域形成病理性聚集，被認(rèn)為與AD的發(fā)生、進(jìn)展和表型密切相關(guān)。多種翻譯后修飾（如磷酸化、硝基化、糖基化等）對Aβ的病理性聚集及體內(nèi)生物活性具有重要且不同的調(diào)控作用。在AD患者腦內(nèi)，多種病理相關(guān)蛋白的糖基化位點(diǎn)、數(shù)量和水平都發(fā)生了顯著性改變，表明了糖基化修飾在AD發(fā)生和發(fā)展中的重要意義。2011年，科學(xué)家對AD病人腦脊液中的Aβ片段進(jìn)行鑒定，檢測到之前未在哺乳動(dòng)物中發(fā)現(xiàn)的酪氨酸O-糖基化修飾，然而由于天然來源的翻譯后修飾蛋白豐度低、微觀不均一等困難，Aβ糖基化修飾的生物學(xué)功能及在疾病中的作用尚未能得以闡釋。
近日，中國科學(xué)院上海有機(jī)化學(xué)研究所生物與化學(xué)交叉研究中心劉聰課題組與北京大學(xué)藥學(xué)院董蘇偉課題組合作，在J. Am. Chem. Soc.上發(fā)表題為O-Glycosylation Induces Amyloid-β to Form New Fibril Polymorphs Vulnerable for Degradation的研究論文，利用化學(xué)合成策略構(gòu)建了一系列含不同O-糖基化修飾的均一結(jié)構(gòu)Aβ，并系統(tǒng)研究了糖基化修飾對Aβ病理性聚集的調(diào)控作用及其構(gòu)效關(guān)系。
該研究中，研究人員首先合成了三種O-糖修飾的酪氨酸砌塊，糖基分別是α-GalNAc， Galβ1-3GalNAc和Neuα2，3Galβ1-3GalNAc。然后，通過固相多肽合成策略將上述三種酪氨酸砌塊制備相應(yīng)的Aβ糖肽。然而，Aβ含有較多大位阻氨基酸，且自身疏水性強(qiáng)、容易聚集，再加上糖基的引入，給Aβ糖肽的合成帶來了不少困難。為了克服這些合成難題，研究人員利用微波輔助的合成策略以及多賴氨酸親水標(biāo)簽等方法，以較高效率獲得了結(jié)構(gòu)均一、含有不同O-糖修飾的Aβ糖肽。他們進(jìn)一步對三種Aβ糖肽和不含糖鏈的Aβ多肽進(jìn)行性質(zhì)表征，發(fā)現(xiàn)糖基化修飾能夠顯著抑制Aβ的聚集，并且抑制效果與糖鏈結(jié)構(gòu)相關(guān)。通過對Aβ聚集/解聚動(dòng)力學(xué)的進(jìn)一步研究，表明糖基修飾可以降低纖維結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。在酶解實(shí)驗(yàn)中，糖基修飾的Aβ纖維表現(xiàn)出了更差的酶解穩(wěn)定性。
為進(jìn)一步闡述糖基化修飾降低Aβ纖維穩(wěn)定性的分子機(jī)理，研究人員通過冷凍電鏡技術(shù)（Cryo-EM），獲得了Galβ1-3GalNAc糖型Aβ纖維的3.1埃近原子級分辨率結(jié)構(gòu)。糖基修飾的Aβ組裝形成了一種全新的淀粉樣纖維結(jié)構(gòu)，其纖維核心由6-42位氨基酸殘基組成，并且在Tyr10殘基側(cè)鏈附近可以觀察到修飾糖基的電子密度。通過與未修飾的Aβ纖維核心結(jié)構(gòu)進(jìn)行比較，研究發(fā)現(xiàn)Tyr10的糖基化會(huì)增大其與相鄰氨基酸殘基的空間位阻，從而導(dǎo)致整個(gè)Aβ纖維核心結(jié)構(gòu)的重排。相較而言，糖基化Aβ纖維的結(jié)構(gòu)具有更小的原纖維間交互界面，且僅由兩對鹽橋（Asp23和相鄰原纖維的Lys28）所維持。這為糖基化修飾降低Aβ纖維穩(wěn)定性提供了分子層面的解釋。(生物谷Bioon.com）
