斯克里普斯研究所（TSRI）的研究人員在《Nature Communications》描述了一種可作用于不同葡聚糖修飾細胞的葡聚糖-蛋白質(zhì)相互作用篩選新工具。這項突破將用于研究葡聚糖在人類(lèi)疾?。ㄈ绨┌Y）中的重要作用。
一般情況下活細胞內布滿(mǎn)葡聚糖（glycans），這種支鏈碳水化合物在細胞與環(huán)境相互作用中扮演著(zhù)不同角色。
“葡聚糖微陣列檢測是所有從事葡聚糖研究領(lǐng)域的科學(xué)家都在努力嘗試的一項實(shí)驗，”TSRI副教授、文章通訊作者Peng Wu博士說(shuō)。“我們創(chuàng )造了一種非常容易推廣的簡(jiǎn)便方法。”
解決聚糖篩選問(wèn)題
葡聚糖和葡聚糖結合蛋白在細胞膜上的圖案可以讓健康細胞癌變，控制細胞在發(fā)育中的角色，以及促進(jìn)成體細胞之間各種相互作用。影響細胞正確創(chuàng )建葡聚糖的遺傳性疾病通常會(huì )導致患者壽命縮短和肌肉骨骼問(wèn)題。
葡聚糖研究比較棘手?？茖W(xué)家們知道如何在實(shí)驗室合成蛋白質(zhì)和DNA分子，但是葡聚糖的按需創(chuàng )建仍是一項化學(xué)挑戰。
為了研究與葡聚糖分子相互作用的細胞蛋白質(zhì)，研究人員需要將數十或數百個(gè)葡聚糖附著(zhù)在一塊玻璃片上進(jìn)行葡聚糖結合測試。然后將玻璃片暴露在待檢測的細胞或蛋白質(zhì)之中觀(guān)察結果。但是，這種葡聚糖微陣列測試費時(shí)費力，還十分昂貴。
“在過(guò)去，如果你想做100種糖的測試陣列，你首先得單獨合成100種糖，光這個(gè)步驟就十分困難，”Wu說(shuō)。“只有專(zhuān)業(yè)化的碳水化合物化學(xué)合成實(shí)驗室才能提供這些服務(wù)。”
Wu和和同事決定利用細胞天然酶類(lèi)的強大力量生產(chǎn)葡聚糖，這些酶的工作方式是逐級式的，用一個(gè)專(zhuān)門(mén)的酶生產(chǎn)糖的一小部分，接著(zhù)另一個(gè)酶生產(chǎn)糖鏈的下一個(gè)分支，以此類(lèi)推。研究人員發(fā)現，即使是結構相關(guān)的非天然存在的糖也能通過(guò)這種方式添加。
Wu的團隊采用嚙齒動(dòng)物的突變卵巢細胞，這些細胞的葡聚糖構成相對人類(lèi)細胞較為簡(jiǎn)單。讓細胞暴露在不同葡聚糖生產(chǎn)酶的組合之下，向細胞所含的葡聚糖上添加碳水化合物支鏈。用這種方法他們創(chuàng )建了許多鑲嵌不同糖鏈的細胞葡聚糖陣列。
“唯一的限制是可以使用的酶，現在我們還需要借助細胞自身的簡(jiǎn)單糖基化，”Wu說(shuō)。“但是我們已經(jīng)創(chuàng )建出了我們想要的所有葡聚糖。”
為了測試新細胞陣列的作用，Wu和同事在含有不同葡聚糖的細胞中篩選能與Siglec-15結合的葡聚糖。Siglec-15是治療絕經(jīng)后骨質(zhì)疏松癥的潛在藥物，了解它與碳水化合物的相互作用很有必要。
研究小組確定了三種與之存在強烈相互作用的葡聚糖。接下來(lái)，他們用生產(chǎn)其中一種聚糖結構的突變嚙齒動(dòng)物卵巢細胞孵育人類(lèi)骨髓基質(zhì)細胞，發(fā)現Siglec-15表達骨細胞形成過(guò)程受到了抑制，這種破骨細胞在生長(cháng)和愈合過(guò)程中起吸收骨組織作用。
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