糖基化修飾調(diào)控細(xì)胞內(nèi)好多重要的生理功能。譬如說(shuō)，蛋白質(zhì)的正確折疊和運(yùn)輸離不開(kāi)糖基化的參與，再者，細(xì)胞膜上的糖蛋白和糖脂在細(xì)胞之間的交流過(guò)程中也飾演著不可或缺的角色。為此，傳統(tǒng)的觀點(diǎn)覺(jué)得蛋白質(zhì)和脂質(zhì)是糖基化修飾的主要載體，但這一觀點(diǎn)現(xiàn)在或?qū)⒈桓膶憽?span style="display:none">SrE物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))
2021年5月17日，來(lái)自哈佛學(xué)院物理系的R.和RyanA.Flynn研究團(tuán)隊(duì)在Cell刊物上發(fā)表了題為SmallRNAsarewithN-andontheofcells的研究文章，首次報(bào)導(dǎo)RNA是不僅蛋白質(zhì)和脂質(zhì)之外第三個(gè)主要的糖基化載體，并闡明了其在細(xì)胞膜表面可能具有重要的生理功能。
該研究工作基于她們之前開(kāi)發(fā)的一種糖基化組學(xué)的鑒別方式【1，2】。簡(jiǎn)而言之，通過(guò)給前體糖基標(biāo)記上一個(gè)疊氮官能團(tuán)（比如本研究用到的），一旦它們被整合到細(xì)胞內(nèi)的糖蛋白(也包括糖類)組以后就可以與探針交聯(lián)，因而被富集以及進(jìn)行后續(xù)的鑒別剖析。利用這樣一個(gè)系統(tǒng)，作者在被標(biāo)記的細(xì)胞中富集到了高含量的RNA樣品，這說(shuō)明RNA上可能也存在糖基化。但在此之前，還沒(méi)有人將糖基化與RNA聯(lián)系在一起，于是作者由此展開(kāi)了探究。
作者首先借助RNA印紀(jì)實(shí)驗(yàn)證實(shí)處理可以含量梯度和時(shí)間梯度的下降細(xì)胞內(nèi)的水平，并排不僅體系中DNA與蛋白質(zhì)的干擾。據(jù)悉，她們?cè)谔幚淼拇笫竽c道和肝臟組織中也同樣監(jiān)測(cè)到了被標(biāo)記的RNA。這種實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明無(wú)論是在體外培養(yǎng)的細(xì)胞系還是動(dòng)物體內(nèi)都是廣泛存在的。
在此基礎(chǔ)上，作者嘗試去回答圍繞的兩個(gè)核心問(wèn)題。第一，細(xì)胞中什么RNA上存在糖基化修飾？第二，上糖基的結(jié)構(gòu)是哪些？通過(guò)蔗糖梯度離心實(shí)驗(yàn)，作者發(fā)覺(jué)這種糖基化的RNA主要是小RNA(與蛋白質(zhì)的糖基化不同，這種修飾在RNA上的聚糖主要是一些小分子的官能團(tuán)，且種類愈加集中。比如，在293T和H9細(xì)胞的中富集到大量的鹽藻糖,而在HeLa細(xì)胞的則包含大量的唾液酸修飾。據(jù)悉，作者發(fā)覺(jué)的形成依賴于精典的蛋白質(zhì)N-糖基化的代謝途徑。
最后，作者企圖去找尋那些潛在的生理功能。首先，作者發(fā)覺(jué)那些主要富集在活細(xì)胞的細(xì)胞膜外部，由此作者推斷這種定位于細(xì)胞表面的可能會(huì)與細(xì)胞膜上的糖蛋白和糖脂具有類似的功能，比如參與細(xì)胞之間的交流，聯(lián)接等等。進(jìn)一步的研究則表明，這種細(xì)胞膜上的除了可以被RNA抗原所特異性辨識(shí)，還可以與同樣定位在細(xì)胞膜上的唾液酸結(jié)合免疫球蛋白樣凝集素受體()結(jié)合，這說(shuō)明不僅糖蛋白和糖脂，也可以充當(dāng)受體的直接官能團(tuán)，并在免疫調(diào)控中發(fā)揮重要的生理功能。
總的來(lái)說(shuō)，該研究團(tuán)隊(duì)的發(fā)覺(jué)具有非常重大的科學(xué)意義：首先，她們闡明RNA也可以作為糖基化的載體細(xì)胞膜糖蛋白，但是否認(rèn)了在體內(nèi)是廣泛存在的，首次將糖生物學(xué)與RNA聯(lián)系在一起，開(kāi)辟了一個(gè)新的研究領(lǐng)域。其次，她們的研究發(fā)覺(jué)可以充當(dāng)細(xì)胞膜受體的直接官能團(tuán)。考慮到受體在免疫調(diào)控中的重要功能【3】，這意味著在寄主免疫防御、腫瘤免疫逃逸、自身免疫性疾患等生理和病理過(guò)程中可能發(fā)揮重要作用，而這項(xiàng)研究則推開(kāi)了這一研究領(lǐng)域的房門。
原文鏈接：
專家點(diǎn)評(píng)
伊成器院士（上海學(xué)院生命科學(xué)大學(xué)，清華-北大生命科學(xué)聯(lián)合中心）
糖基化調(diào)節(jié)著多種重要的生命過(guò)程，并一般修飾蛋白質(zhì)和脂類。在近來(lái)發(fā)表于Cell的一個(gè)工作中，F(xiàn)lynn博士和他的朋友報(bào)導(dǎo)了一個(gè)有趣的發(fā)覺(jué)：RNA也發(fā)生了糖基化。她們通過(guò)代謝標(biāo)記、RNA測(cè)序等物理與生物學(xué)手段，發(fā)覺(jué)一組小RNA可以被糖基化，其中Y-RNA和一些snRNA、分子優(yōu)先被糖基化。她們進(jìn)一步表明，由N-聚糖而不是O-聚糖組成，而且含有唾液酸與巖藻糖。更令人驚奇的是，這種糖基化的小RNA可以定位于細(xì)胞表面，但是被糖基化結(jié)合受體所辨識(shí)。
其實(shí)在RNA上發(fā)覺(jué)了超過(guò)100種不同類型的修飾，但從來(lái)沒(méi)有報(bào)導(dǎo)過(guò)聚糖可以作為一種“修飾”，發(fā)生在RNA上。之前，只有簡(jiǎn)單的醇類RNA修飾是已知的，比如，及其衍生物。為此，復(fù)雜聚糖作為一種新型RNA修飾，無(wú)疑是一個(gè)非常意外和新穎的發(fā)覺(jué)。這一工作聯(lián)接了糖生物學(xué)和RNA生物學(xué)兩個(gè)完全不同的領(lǐng)域，并為未來(lái)的研究工作開(kāi)辟了嶄新的方向。
與許多“開(kāi)天辟地”的重要發(fā)覺(jué)一樣，這一工作也留下了眾多疑點(diǎn)，有待未來(lái)的科研工作進(jìn)行闡釋：（1）糖基化RNA的分子結(jié)構(gòu)沒(méi)有被定義。聚糖是直接聯(lián)接在RNA上，還是在N-聚糖和RNA之間有一個(gè)聯(lián)接分子或聯(lián)接結(jié)構(gòu)？作為一種新型的RNA修飾，其精確物理結(jié)構(gòu)的鑒別至關(guān)重要；（2）的修飾酶及催化途徑尚不明晰。雖然作者表明參與糖蛋白生物合成的已知酶也作用于，但將聚糖（或則第一步反應(yīng)是催化脂類？）與RNA聯(lián)接上去，是否是一個(gè)酶促過(guò)程尚不清楚。尤其是考慮到催化聚糖的酶與蛋白質(zhì)、脂質(zhì)是共享的，倘若有一種特異性催化糖基化RNA的酶，對(duì)于這些新修飾未來(lái)的生物學(xué)功能與機(jī)制研究將是至關(guān)重要的；（3）糖基化RNA的細(xì)胞定位及其定位機(jī)制有待進(jìn)一步解析。也許可以基于聚糖和RNA的相鄰性，設(shè)計(jì)毗鄰標(biāo)記，因而實(shí)現(xiàn)其活細(xì)胞上的成像；（4）糖基化RNA的修飾水平未知，其生物學(xué)功能與意義有待解析。
基于糖基化RNA分子細(xì)胞表面定位的特性，不僅其生物學(xué)功能與調(diào)控之外，恐怕會(huì)給人一系列的想像空間：從合成生物學(xué)的角度，是否可以作為單細(xì)胞的一種新型二元條碼？尤其是RNA可擴(kuò)增的特性，恐怕會(huì)促使這一條碼十分方便；從臨床醫(yī)學(xué)的角度，是否可以作為癌癥診治的全新生物標(biāo)志物？甚或是否會(huì)被分泌，因而具有外泌體的一些特點(diǎn)和用途？其實(shí)，在形成諸多假定之前，或許須要通過(guò)大量的工作，首先解答包括上述提到的一些的基本和關(guān)鍵問(wèn)題細(xì)胞膜糖蛋白，因而有序推進(jìn)這一全新領(lǐng)域的發(fā)展。
參考文獻(xiàn)
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