大家好，推薦一篇新發(fā)表在PNAS上的文章，通訊作者是來自斯坦福大學(xué)的Carolyn R. Bertozzi。Bertozzi教授是生物正交化學(xué)概念的提出者，也是化學(xué)糖生物學(xué)領(lǐng)域的領(lǐng)軍科學(xué)家之一。在近些年來，其課題組一個重要的方向是細(xì)胞表面糖修飾在腫瘤免疫治療相關(guān)的研究，因此在本文中作者開發(fā)了一個能夠特異性切割mucin結(jié)構(gòu)域的蛋白酶StcE。
Mucin結(jié)構(gòu)域是一類富含Ser和Thr并且被α-GalNAc進行O-糖基化的結(jié)構(gòu)域，并被包含在很多細(xì)胞表面和分泌蛋白中。該結(jié)構(gòu)域可以作為ligand被很多receptor所識別，并在很多疾病中發(fā)揮重要作用。近些年來，隨著腫瘤免疫療法逐漸被發(fā)展，人們發(fā)現(xiàn)在很多種腫瘤細(xì)胞表面的mucin表達(dá)和糖基化形式都發(fā)生了重大的改變，從而對人體免疫系統(tǒng)進行抑制。盡管mucin biology如此的重要，對其在分子水平進行研究（比如對不同Siglec蛋白的mucin ligand進行鑒定）存在著很大的困難。這主要是因為這一類結(jié)構(gòu)域首先沒有一個特殊序列pattern，并且其上的糖基化pattern也各異，這些都很難從基因組的水平來進行預(yù)測。第二個重要的原因則是由于高度的糖基化，導(dǎo)致這一部分肽段很難被常用的蛋白酶（如胰蛋白酶）進行酶切，從而很難使用蛋白質(zhì)組的手段對其進行鑒定。因此發(fā)展一個特殊的方法對這一類特殊且重要的結(jié)構(gòu)域進行鑒定并研究是非常重要的。
在本文中，作者沿著這一思路首先通過以往的研究在一種致病的大腸桿菌（pathogenic enterohemorrhagic Escherichia coli）當(dāng)中發(fā)現(xiàn)了一種可能能夠特異性切割mucin蛋白的蛋白酶叫做secreted protease of C1 esteraseinhibitor (StcE)，它在此前的研究中被發(fā)現(xiàn)可以切割densely O-glycosylated proteins，而不切割N-glycosylated或者sparselyO-glycosylated substrates。因此他們認(rèn)為該蛋白酶有很大的潛力被發(fā)展為一種高效的研究mucin蛋白的工具。首先作者重構(gòu)了一批mucin蛋白，并驗證了StcE可以非常特異性的切割其中的mucin結(jié)構(gòu)域。通過質(zhì)譜鑒定切割后的肽段，他們發(fā)現(xiàn)該酶可以特異性的切割T/S*+X+T/S結(jié)構(gòu)域，其中第二X可以是任意一個氨基酸，且第一個T/S必須含有α-GalNAc修飾（β-GalNAc不可以切割）。作者通過將糖肽段與StcE的結(jié)構(gòu)進行docking表明α-GalNAc修飾對于糖肽形成一個類似β-strand樣式的固定的結(jié)構(gòu)是必須的，而β-GalNAc修飾則沒有這一功能。作者隨后同樣證明了StcE可以在組學(xué)上極大的提高這些重構(gòu)的mucin蛋白的糖修飾位點的鑒定水平。最后，作者應(yīng)用StcE進行了一個小的研究，發(fā)現(xiàn)Siglec-7是與mucin結(jié)構(gòu)域進行結(jié)合，而Siglec-9則不是。
總體來說，作者證明了StcE這種蛋白酶可以特意的切割mucin結(jié)構(gòu)域，從而有很大的潛力應(yīng)用于含有這種結(jié)構(gòu)域的重要蛋白的研究中。
本文作者：JG
