和媛教授/金轶特聘副教授在GH20糖苷酶特异性降解硫酸化糖链分子机制取得重要进展

N- O-聚糖的硫酸化修饰对维持糖链的生物学功能具有重要作用。N-乙酰基-D-葡萄糖胺 6-硫酸(6SO3-GlcNAc)常见于粘蛋白(Mucin)、人乳寡糖 (HMO) 和糖胺聚糖(GAG)等聚糖结构中。结肠粘蛋白上6SO3-GlcNAc水平的变化可以改变粘蛋白的物理化学性质,并参与到炎症性肠病、结肠炎、克罗恩病、癌症和囊性纤维化等疾病的发生与发展过程中。鉴于硫酸化糖链重要的生物学功能,鉴定硫酸化糖链代谢相关的酶分子具有重要意义。6S-GlcNAcase是细菌表达的一种sulfoglycosidase,属于GH20糖苷酶家族,负责切割寡糖末端的 6SO3-GlcNAc基团。但是截至目前,人们对6S-GlcNAcase特异性识别硫酸化糖链的分子机制仍知之甚少。

 

2022年12月27日,我院和媛教授与金轶特聘副教授合作在ACS Catalysis期刊上发表文章Mechanistic and Structural Insights into the Specificity and Biological Functions of Bacterial Sulfoglycosidases(链接https://doi.org/10.1021/acscatal.2c05405该工作通过结构生物学和酶学的手段,以双歧杆菌B. bifidum JCM1254中的BbhII、多形拟杆菌 B. thetaiotaomicron中的Bt4394及普雷氏菌Prevotella RS2 中的SGL这三种6S-GlcNAcase酶为研究对象,首次从分子水平揭示了其特异性水解硫酸化糖类底物的分子机制(图1),并在此基础上通过生物信息学分析鉴定出更多具有类似酶功能的人体微生物(图2)。该研究不仅对于进一步了解宿主-微生物菌群间的相互作用具有重要价值,而且为发展工具酶用于硫酸化糖链的结构分析或寡糖的制备奠定了基础。

该工作得到了陕西省科技厅国际合作项目的资助,西北大学张桢硕士、英国卡迪夫大学董沫辰、英国斯旺西大学的Rémi Zallot 博士为共同第一作者,西北大学和媛教授、金轶特聘副教授(现曼彻斯特大学研究员)为共同通讯作者。

1. BbhII酶、Bt4394酶复合物晶体结构揭示这两种6S-GlcNAcases特异性水解6SO3-GlcNAc糖链的分子机制。

2. 采用genomic enzymology的方法鉴定出更多潜在的6S-GlcNAcase酶。