一直以来,在分子水平上对肌肉萎缩症的研究还知之甚少,来自哥本哈根大学的研究者在11月的PNAS杂志上发表的最新研究成果对此提出了新的见解,这个突破有望提高对于这种疾病的诊断和治疗。
多细胞动物的O-甘露糖基化(O-Man)糖蛋白组学在很大程度上还是未知的,大约30%的脑O-聚糖(O-glycans)是O-Man类型,但是实际上只有肌营养不良蛋白糖蛋白复合体α-DG具有O-Man糖蛋白的特征。O-Man糖蛋白缺乏是肌肉萎缩症的原因,研究者为揭示这种O-糖蛋白组学付出了相当多的努力,但是成效微弱。因此,目前对这种疾病的根本原因仍然知之甚少。
研究者们采用一种最新方法“简单细胞策略”——采用核糖酶介导的人类细胞系(MDA-MB-231)的基因编辑来减少O-Man糖基化的结构异质性——探讨O-Man糖蛋白组学。在酵母癌细胞系中,他们发现O-Man糖基化主要出现在钙粘素和细胞外钙粘蛋白中的β-strands丛状蛋白、Ig-like丛状蛋白和转录因子域上。钙粘素中的O-Man多糖的位置和进化保守性,显示出它们在这个细胞粘着糖蛋白大家族中的重要功能作用。这种“简单细胞策略”适用于各种类型的细胞系,使O-Man蛋白糖基化在蛋白组范围内的研究成为可能。
肌肉萎缩症是一系列神经肌肉障碍的一个总称。有大概100例称为肌肉萎缩症的不同诊断,它们表现为不同的功能障碍/残疾。个体诊断有很大差别,其发展的方式也各不相同。一些患者只表现出很少的症状,而其他患者却表现出广泛的功能障碍。在丹麦,有大约3000个人患有包括肌肉萎缩在内的肌肉相关疾病。肌肉萎缩症不能被治愈,但是很多措施可以被用来缓解和治疗这种疾病产生的效应(来源:丹麦肌肉萎缩症基金会)。
研究者利用具有功能通路的细胞,将甘露糖结合到蛋白上,然后,通过剔除延长此链和使它们更加复杂的基因,从而简化蛋白的糖链。携带“糖链”的蛋白——现在仅由甘露糖构成——随后被分离,使研究者们能够确定到底是哪种蛋白携带了甘露糖?甘露糖位于哪里?
很多年来,研究者们认为,蛋白上的O连接甘露糖仅在酵母中被发现,但是最近的研究表明,甘露糖的糖分子也结合在人类细胞的一些蛋白上。甘露糖在粘着组织中的肌肉细胞中起着关键作用,特定蛋白的甘露糖缺乏会引起肌肉萎缩症。在称为O-甘露糖基化(将甘露糖结合到蛋白上——也可能其中一些蛋白携带甘露糖)的过程中出现的缺陷严重程度,对于决定这种疾病如何表现及其严重性非常关键。