GPI锚——一种复杂的蛋白质翻译后修饰
质谱技术在蛋白质糖基化研究中的应用

Science and Technology &Innovation ┃科技与创新2019年第15期·151·文章编号:2095-6835(2019)15-0151-03质谱技术在蛋白质糖基化研究中的应用胡燕娴,孙晋红,潘莹,季芳,康涛,郭嘉杰,邵秀稳(广东省药品监督管理局审评认证中心,广东深圳518000)摘要:随着蛋白质组学研究的不断发展,蛋白质糖基化也越来越受到人们的广泛关注。
糖基化修饰是蛋白质翻译后最主要的修饰方式之一,在生物过程中发挥着至关重要的作用。
质谱由于操作简便并具有极高的灵敏度和准确度,已成为蛋白质组学中最主要的技术之一,不同原理的质谱在蛋白质糖基化研究具有独特的优势,可进行定性定量分析,包括相对分子量的测定、糖基化位点的鉴定、糖链组成的解析及定量分析等方面。
关键词:蛋白质糖基化;质谱技术;糖链;定性定量分析中图分类号:O657.63文献标识码:ADOI :10.15913/ki.kjycx.2019.15.0631引言蛋白质糖基化指单糖或寡糖与蛋白质之间通过共价结合形成糖蛋白的过程,50%以上的蛋白质存在糖基化现象[1]。
根据蛋白质被糖类修饰形式的不同可以把蛋白质糖基化分为四类:O 位糖基化、N 位糖基化、C 位糖基化及糖基磷脂酰肌醇(GPI )锚定连接。
糖基化可改变分子结构的特异性,影响细胞间的识别、黏附、代谢及免疫等过程,从而影响疾病的发生发展过程。
例如N-聚糖上的末端残基、唾液酸参与免疫和细胞间通讯[2]。
粘附蛋白的糖基化可以在很大程度上影响它们的结合特性,影响细胞-细胞或细胞-基质黏附功能[3]。
因此检测蛋白质翻译后修饰的变化,可以确定新的靶点,为疾病的治疗寻找新方法。
有关蛋白质糖基化修饰现象的研究,一方面研究其中的蛋白表征,即鉴定糖基化氨基酸位点;另一方面研究糖蛋白中的糖链表征,即确定糖链的组成及相对分子质量。
质谱具有灵敏度高、可获得多种结构信息和适于分析混合物等优点,是糖蛋白定性定量分析的一种理想手段。
gpi蛋白酶切位点

gpi蛋白酶切位点
GPI蛋白酶切位点是指一种特定的蛋白酶切割位点,它与GPI
锚点蛋白的后修饰有关。
GPI锚点蛋白是一类通过糖脂酰肌醇糖脂
锚定到细胞膜表面的蛋白质。
在这类蛋白质的合成过程中,它们的
C末端会发生GPI锚点的后修饰。
这种后修饰是通过GPI蛋白酶酶
解C末端的信号肽,然后将GPI锚点脂质连接到蛋白质上。
GPI蛋白酶切位点通常是一个特定的氨基酸序列,包括丝氨酸、脯氨酸和甘氨酸残基。
这个序列通常被描述为(S/T)N,其中S代表
丝氨酸,T代表脯氨酸,N代表甘氨酸。
当蛋白质合成到达细胞膜上时,GPI蛋白酶会识别这个特定的序列,并切割蛋白质,使其可以
与GPI锚点脂质连接。
另外,GPI蛋白酶切位点的识别和切割还可能受到其他细胞因
子或信号通路的调控。
这些调控因子可能会影响GPI蛋白酶的活性
或与其结合的亚基,进而影响GPI锚点蛋白的后修饰过程。
总的来说,GPI蛋白酶切位点是与GPI锚点蛋白后修饰相关的
特定氨基酸序列,它在蛋白质合成过程中起着重要的作用。
对于这
一过程的深入理解有助于揭示细胞膜蛋白的合成和功能调控机制。
蛋白翻译后修饰

凋亡,从而最终发展成为癌细胞 .
2.5 磷酸化
DNA新陈代谢的研究中:细胞中DNA损伤可导致人的复制蛋 白 A(RPA)32 kD 亚基 N 端的过度磷酸化, 这有助于调控 DNA 的新陈代谢, 促进DNA 修复. 有数据显示, 过度磷酸化会 导致 RPA 构象改变 , 降低 DNA 复制的活性 , 但不会影响
泛素-蛋白酶系统是存在于所有真核生物细胞的调控
系统。降解过程中需要三种酶的参与: 泛素激活酶(E1)、
泛素结合酶(E2)和泛素蛋白质连接酶(E3)。泛素化降解
蛋白的过程中对蛋白的特异性识别依赖 E3. 由 E2s 和 E3s 介导的泛素化过程可以被去泛素化酶(DUBs)逆转.。
2.4 泛素化
目前发现的 DUBs 可分为两大类 : 泛素碳端水解酶 (ubiquitin C-terminal hydrolases,UCHs)和泛素特异性
DNA 的修复。
2.6 SUMO 化
SUMO为小泛素相关修饰物 (small ubiquitin- related modifier,SUMO)分子,是一种近年发现的泛素样分子,也参与 蛋白质翻译后修饰,但是不介导靶蛋白的蛋白酶体降解, 而 是可逆性修饰靶蛋白,参与靶蛋白的定位及功能调节过程。
3 研究方法及关键技术
蛋白酶 (ubiquitin-spicific processing proteases,
UBPs) ,两者都是半胱氨酸水解酶。泛素化降解蛋白 的过程中对蛋白的特异性识别依赖E3. 由E2s 和E3s 介导的泛素化过程可以被去泛素化酶 (DUBs)逆转通常 情况下, UCHs 主要水解羰基端的酯和泛素的氨基键,
2.3 糖基化
发生在高尔基体上:起始于丝氨酸和苏氨酸羟基 上连接N-乙酰半乳糖胺、N-乙酰葡萄糖胺、甘露糖及
蛋白质的翻译后修饰

蛋白质的翻译后修饰蛋白质是生物体内最为重要的分子之一,其功能与结构多种多样,而这些功能与结构的多样性与蛋白质的翻译后修饰密切相关。
在蛋白质翻译过程结束后,细胞内往往还需要对蛋白质进行进一步的后修饰,以实现其功能的发挥。
这些后修饰包括糖基化、磷酸化、乙酰化等,它们能够调节蛋白质的结构与功能,从而对细胞的生理过程发挥重要作用。
一、糖基化修饰糖基化修饰是指在蛋白质分子上附加糖基的过程。
这种修饰可以发生在蛋白质的Asn残基上,形成N-糖基化,也可以发生在蛋白质的Ser或Thr残基上,形成O-糖基化。
糖基化修饰能够调节蛋白质的稳定性、可溶性和定位,还可以影响蛋白质与其他分子的相互作用。
例如,MUC1蛋白质的糖基化修饰在肿瘤细胞的侵袭和转移中起到重要的调节作用。
二、磷酸化修饰磷酸化修饰是指在蛋白质分子上附加磷酸基团的过程。
磷酸化修饰通过蛋白激酶的作用来实现,它能够调节蛋白质的活性、稳定性和相互作用,影响蛋白质的信号传导、细胞周期和调控等生理过程。
例如,磷酸化修饰能够激活转录因子NF-κB,参与细胞对炎症和免疫反应的应答。
三、乙酰化修饰乙酰化修饰是指在蛋白质分子上附加乙酰基的过程。
这种修饰通常发生在蛋白质的赖氨酸残基上,通过乙酰转移酶来实现。
乙酰化修饰能够调节蛋白质的稳定性、DNA结合能力和转录调控活性,对细胞发育、增殖和分化等过程具有重要作用。
例如,乙酰化修饰通过调控组蛋白交换和染色质结构的紧凑性,影响基因的表达。
四、其他修饰形式除了糖基化、磷酸化和乙酰化修饰外,蛋白质的翻译后修饰还包括甲基化、泛素化、酰化等多种形式。
这些修饰过程能够进一步改变蛋白质的结构与功能,从而参与调控细胞内的生物学过程。
例如,泛素化修饰能够调节蛋白质的降解和稳定性,参与细胞凋亡和细胞周期控制。
总结蛋白质的翻译后修饰是细胞内多种生物学过程的关键环节,它能够调节蛋白质的结构与功能,从而对细胞的生理过程发挥重要作用。
糖基化、磷酸化、乙酰化以及其他形式的修饰能够改变蛋白质的特性,对细胞信号传导、基因表达和细胞周期等起到调控作用。
蛋白质翻译后修饰——末端修饰(氨基末端、羧基末端)——加密版

蛋白质翻译后修饰——末端修饰(氨基末端、羧基末端)(~~by luckyboy)(微生物班、精简打印、元旦巨献版)在核糖体上翻译的时候,当氨基酸添加到新生多肽之后,在体内氨基酸残基会发生各种各样的共价修饰。
I、氨基端的修饰初生蛋白的第一个氨基酸的命运:在细菌中:在细菌中生物合成蛋白质的第一步一般是甲酰甲硫氨酰-tRNAfmet和第二个氨酰tRNA通过肽键合成,因此初生蛋白质存在一个甲酰甲硫氨酰位点。
在真核生物中:虽然N末端甲硫氨酰位点从第一个甲硫氨酸获取在成熟蛋白质中很常见,N末端的α-甲基一般很快会被移除,接着在大多数情况下甲硫氨酸残基会被断裂下来。
这个作用是依靠甲硫氨酸氨基肽酶的作用,并且这个裂解过程由第二个残基控制。
(1)在酵母中(啤酒酵母):如果倒数第二个氨基酸残基有一个0.129nm或更小的回转半径的时候,甲硫氨酸会被完完全全的裂解掉(这些氨基酸有:Gly, Ala, Ser, Cys, Thr, Pro, Val)(3)在真菌或哺乳动物的线粒体中:起始甲硫氨酸的不被去除,但在植物的线粒体中还是会发生的。
在工程菌中:在大肠杆菌中过量表达的蛋白质通过质粒技术会导致一种甲硫氨酸残基保留的不正常现象。
一、乙酰化1.N端a-乙酰基修饰(a-acetyl)在蛋白质中是很普遍的在Ehrlich ascite 细胞中:大概有80%的可溶蛋白是N端a-乙酰基修饰的。
在高等真核生物中:有证据表明在这些细胞中氨基酸末端乙酰化是非常普遍的,几乎可以作为高等真核生物蛋白质的一个典型标志。
在低等真核生物中:N端a-乙酰基的比例比较低,但还是存在的2. N端a-乙酰基化修饰通常是翻译中同时发生的,一般发生在新生肽链大约40个残基长的时候3.N端残基乙酰化修饰的频率(概率)是不同的:一般Ala,Ser > Met,Gly, Asp > Asn,lle,Thr,Val > 其他氨基酸残基(1)在高等真核生物中的蛋白质比细菌或真菌中的蛋白质更可能发生乙酰基修饰(2)在大肠杆菌中表达的真核细胞蛋白部分发生乙酰化。
N-糖基化类型

百泰派克生物科技
N-糖基化类型
蛋白质糖基化是蛋白质翻译后修饰(PTM)中最为丰富和多样化的一种修饰类型,
根据连接氨基酸残基不同,糖基化主要分为 N-糖基化、O-糖基化、C-连接糖基化、糖基磷脂酰肌醇(GPI)锚四大类型。
不同的修饰类型功能有所不同,其中研究最
多的是 N-糖基化,占PTM的50%。
N-糖基化会影响糖蛋白的很多特性,包括构象、溶解性、免疫原性以及糖基化蛋白的识别等。
N-糖基化(N-linked glycosylation)是一种新生肽链的共翻译或翻译后修饰方式,糖链通过与新生肽链中特定天冬酰胺(N-X-S/T,X≠P)的自由-NH2基连接,所以
将这种糖基化称为N-连接的糖基化。
N-糖的合成和转移在内质网中进行,其修饰
过程在内质网和高尔基体中都存在,其过程主要包括 N-糖的合成、转移和修饰。
根据五糖核心外围糖链的延长方式不同和连接的氨基酸残基不同,N-糖基化修饰常分为三种类型,即高甘露糖型、杂合型与复杂型。
百泰派克生物科技采用MALDI TOF MS高分辨质谱系统和UHPLC技术提供N-糖分析
服务,该服务可用于鉴定血浆/血清、细胞、组织或生物体表达的全部N-糖,所有
与蛋白质连接的聚糖都将通过酶消化水解,通过亲水色谱法分离后,使用质谱系统进行定量分析。
您只需将实验目的告知并将样品寄出,我们将负责项目后续所有事宜,包括蛋白提取、蛋白酶切、肽段分离、质谱分析、质谱原始数据分析、生物信息学分析。
蛋白质糖基化类型与点知识分享

1.2蛋白质糖基化类型与特点蛋白质的糖基化是一种最常见的蛋白翻译后修饰,是在糖基转移酶作用下将糖类转移至蛋白质,和蛋白质上特殊的氨基酸残基形成糖苷键的过程。
研究表明,70%人类蛋白包含一个或多个糖链,1%的人类基因组参与了糖链的合成和修饰。
哺乳动物中蛋白质的糖基化类型可分为三种:N-糖基化、0-糖基化和GPI糖基磷脂酰肌醇锚。
大多数糖蛋白质只含有一种糖基化类型,但是有些蛋白多肽同时连有N-糖链、O-糖链或糖氨聚糖。
(l) N-糖基化:糖链通过与蛋白质的天冬氨酸的自由NH基共价连接,将这种2糖基化称为N-糖基化。
N-连接的糖链合成起始于内质网(ER),完成于高尔基体。
N-糖链合成的第一步是将一个14糖的核心寡聚糖添加到新形成多肽链的特征序列为Asn-X-Ser/Thr(X代表任何一种氨基酸)的天冬酰胺上,天冬酰胺作为糖链受体。
核心寡聚糖是由两分子N-乙酰葡萄糖胺、九分子甘露糖和三分子葡萄糖依次组成,第一位N-乙酰葡萄糖胺与ER双脂层膜上的磷酸多萜醇的磷酸基结合,当ER膜上有新多肽合成时,整个糖链一起转移。
寡聚糖转移到新生肽以后,在ER 中进一步加工,依次切除三分子葡萄糖和一分子甘露糖。
在ER形成的糖蛋白具有相似的糖链,由Cis面进入高尔基体后,在各膜囊之间的转运过程中,原来糖链上的大部分甘露糖被切除,但又由多种糖基转移酶依次加上了不同类型的糖分子,形成了结构各异的寡糖链。
血浆等体液中蛋白质多发生N-糖基化,因此N-糖蛋白又称为血浆型糖蛋白。
(2) O-糖基化:糖链与蛋白质的丝氨酸或苏氨酸的自由OH基共价连接。
0-糖基化位点没有保守序列,糖链也没有固定的核心结构,组成既可是一个单糖,也可以是巨大的磺酸化多糖,因此与糖基化相比,0-糖基化分析会更加复杂。
0-连接的糖基化在高尔基体中进行,通常第一个连接上去的糖单元是N-乙酰半乳糖,连接的部位为Ser、Thr或Hyp的羟基,然后逐次将糖残基转移上去形成寡糖链,糖的供体同样为核苷糖,如UDP-半乳糖。
2.蛋白质翻译后修饰-----末端修饰

蛋白质翻译后修饰——末端修饰(氨基末端、羧基末端)2010 遗传学在核糖体上翻译的时候,当氨基酸添加到新生多肽之后,在体内氨基酸残基会发生各种各样的共价修饰。
I、氨基端的修饰初生蛋白的第一个氨基酸的命运:在细菌中:在细菌中生物合成蛋白质的第一步一般是甲酰甲硫氨酰-tRNAf met和第二个氨酰tRNA通过肽键合成,因此初生蛋白质存在一个甲酰甲硫氨酰位点。
在真核生物中:虽然N末端甲硫氨酰位点从第一个甲硫氨酸获取在成熟蛋白质中很常见,N末端的α-甲基一般很快会被移除,接着在大多数情况下甲硫氨酸残基会被断裂下来。
这个作用是依靠甲硫氨酸氨基肽酶的作用,并且这个裂解过程由第二个残基控制。
1)在酵母中(啤酒酵母):如果倒数第二个氨基酸残基有一个0.129nm或更小的回转半径的时候,甲硫氨酸会被完完全全的裂解掉(这些氨基酸有:Gly, Ala, Ser, Cys, Thr, Pro, Val)2)在真菌或哺乳动物的线粒体中:起始的甲硫氨酸不被去除,但在植物的线粒体中还是会发生的。
在工程菌中:在大肠杆菌中过量表达的蛋白质通过质粒技术会导致一种甲硫氨酸残基保留的不正常现象。
一、乙酰化1.N端α-乙酰基修饰(α-acetyl)在蛋白质中是很普遍的在Ehrlich ascite 细胞中:大概有80%的可溶蛋白是N端α-乙酰基修饰的。
在高等真核生物中:有证据表明在这些细胞中氨基酸末端乙酰化是非常普遍的,几乎可以作为高等真核生物蛋白质的一个典型标志。
在低等真核生物中:N端α-乙酰基的比例比较低,但还是存在的2.N端α-乙酰基化修饰通常是翻译中同时发生的,一般发生在新生肽链大约20-50个残基长的时候3.N端残基乙酰化修饰的频率(概率)是不同的:一般Ala,Ser > Met,Gly, Asp > Asn,lle,Thr,Val > 其他氨基酸残基(1)在高等真核生物中的蛋白质比细菌或真菌中的蛋白质更可能发生乙酰基修饰(2)在大肠杆菌中表达的真核细胞蛋白部分发生乙酰化。
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第42卷第2期2019年6月㊀㊀㊀㊀㊀辽宁师范大学学报(自然科学版)J o u r n a l o fL i a o n i n g N o r m a lU n i v e r s i t y (N a t u r a l S c i e n c eE d i t i o n )㊀㊀㊀㊀㊀V o l .42㊀N o .2J u n .㊀2019㊀㊀收稿日期:2018G12G25基金项目:国家自然科学基金资助青年项目(31301880);辽宁省高等学校优秀人才支持计划项目(L J Q 2015057);大连市高层次人才创新支持计划项目(2015R 067)作者简介:李庆伟(1955G),男,辽宁大连人,辽宁师范大学教授,博士,.E Gm a i l :l i qw@263.c o m ㊀㊀文章编号:1000G1735(2019)02G0215G08㊀㊀D O I :10.11679/l s x b l k 2019020215G P I 锚一种复杂的蛋白质翻译后修饰李庆伟1,2,㊀宋㊀涛1,2,㊀勾㊀萌1,2,㊀滕洪明1,2,㊀卢佳丽1,2(1.辽宁师范大学生命科学学院,辽宁大连㊀116081;2.辽宁师范大学七鳃鳗研究中心,辽宁大连㊀116081)摘㊀要:糖基磷脂酰肌醇锚定蛋白(g l y c o s y l p h o s p h a t i d yl i n o s i t o l Ga n c h o r e d p r o t e i n s ,G P I GA P s )是一种在真核生物细胞膜表面普遍存在的蛋白质,最大特点是没有跨膜结构域和胞质尾区,通过翻译后修饰产生的G P I 结构锚定在细胞膜上.G P I 锚结构复杂,由磷酸氨基乙醇联结部㊁核心糖链和磷酸肌醇尾组成.核心糖链中的甘露糖㊁葡萄糖胺㊁磷酸肌醇残基可不同程度地被磷酸氨基乙醇和其他糖类修饰.尽管被精确解析出的G P I锚结构还较少,但已在分子水平上证明G P I 锚具有非常多样的生物学功能,如信号传导㊁细胞黏附㊁蛋白质转运和免疫反应等等.近年来,由于实验技术的进步,G P I 锚的相关研究也在逐步深入.对G P I 锚独特的翻译后修饰及其功能的最新研究进行分析归纳.关键词:糖基磷脂酰肌醇锚定蛋白;G P I 锚结构;G P I 锚功能;信号传导中图分类号:Q 539㊀㊀㊀文献标识码:A自1985年被发现以来,糖基磷脂酰肌醇锚定蛋白(g l y c o s y l p h o s p h a t i d yl i n o s i t o l Ga n c h o r e d p r o Gt e i n s ,G P I GA P s )是在真核动物中独有的蛋白质翻译后修饰,越来越受到人们的重视[1G7].独特而复杂的翻译后修饰可通过糖基化磷脂酰肌醇结构[8G9],连接在某些缺乏跨膜结构域和胞质尾区的蛋白质羧基末端,从而将此类蛋白质定位在细胞质膜的胞外侧,最终在信号传导㊁细胞黏附㊁蛋白质转运和免疫反应等方面发挥作用.不同于一般的翻译后修饰,G P I 锚结构复杂,由磷酸氨基乙醇联结部㊁核心糖链和磷酸肌醇组成(图1),而核心糖链中的甘露糖㊁葡萄糖胺㊁磷酸肌醇残基还可以不同程度地被磷酸氨基乙醇和其他糖类修饰[10G11].这种复杂结构决定了G P I 锚的功能并不局限于细胞质膜插入.本文对近年来G P I 锚结构和功能的研究进行分析归纳.1㊀G P I 锚的发现20世纪70年代,从蜡状芽孢杆菌中分离出了一种磷脂酶,该酶可以从组织中释放碱性磷脂酶(A l k a l i n e p h o s p h o l i p a s e ,A P a s e )[12],因此,这种酶被命名为磷脂酰肌醇G磷脂酶(P h o s p h a t i d yl i n o s i t o l Gs p e c i f i c p h o s p h o l i pa s eC ,P I GP L C ).在之后的几年里,陆续有研究者发现,经过P I GP L C 处理后的小鼠组织,还可释放出5ᶄG核苷酸酶[13]和红细胞乙酰胆碱酯酶[14].人们开始意识到,某些蛋白是以共价键形式,通过磷脂酰肌醇结合在细胞膜表面的.直到1985年,G P I 锚定蛋白的基本结构才被发现[15].起初,受限于复杂的分离纯化过程,G P I 锚定蛋白鉴定的通量一直很低.随着纳升液相㊁高分辨质谱等分析仪器的发展,以及蛋白序列数据库的完善,批量鉴定G P I 锚定蛋白也成了可能[9].2003年,J e n s e n 等[16]216㊀辽宁师范大学学报(自然科学版)第42卷在前人的基础上,综合多种提取方法,在拟南芥细胞膜中同时检测到44种G P I锚定蛋白.2013年,日本科学家采用更先进的L T Q O纳升液相G电喷雾质谱R B I T R A P质谱仪,在人卵巢癌细胞中同时鉴定出10个G P I锚定蛋白和12个G P I锚的修饰位点[17].随后,他们又在此基础上,通过二氧化钛富集,实现了相对高通量的G P I锚定蛋白及其修饰位点的组学分析[18].图1㊀人类的G P I锚的结构F i g.1㊀S t r u c t u r e o f t h eG P I a n c h o r f r o mh u m a ne r y t h r o c y t e a c e t y l c h o l i n e s t e r a s e[19]T h e t o pp a r t i s p h o s p h o e t h a n o l a m i n e l i n k e r,t h e s e r i a l n u m b e r p a r t i s p h o s p h o l i p i d t a i l,a n d t h e r e s t i s c o n v e r s e d g l y c a n c o r e 2㊀G P I锚核心聚糖的结构及解析通过核磁共振波谱㊁质谱㊁全甲基化修饰和外切糖苷酶消化等方法,首次确定了布氏锥虫V S G蛋白G P I锚的精确结构[20].随后,H o m a n s等人[21]采用相同的方法得到了鼠脑糖蛋白T h yG1的G P I锚精确结构.之后的十几年里,有超过20种原核和真核动物的G P I锚定蛋白的锚结构被解析出来(表1).G P I锚结构高度保守,其核心糖链为α1G2G甘露糖Gα1G6G甘露糖Gα1G4G甘露糖Gα1G6G葡萄糖胺G肌醇.核心糖链上含有6个可变的修饰位点R1~R6(图2).在真核生物中,R3为高度保守的磷酸乙醇胺,而其余位点则由磷酸乙醇胺㊁各种糖类和棕榈酰化等修饰.R1位修饰基本都是甘露糖,而NG乙酰葡萄糖胺等比较复杂的修饰,则通常出现在R4上.R5上的修饰非常罕见,迄今只有来自锥虫里的N E T N E S具有此结构[22].G P I锚侧链修饰的机理目前尚不明确.有研究认为影响糖基化修饰的蛋白质也能够影响G P I锚侧链的糖修饰[21].例如,膜蛋白R e d u c e dGf o l a t e t r a n s p o r t e rG1(R F T1)可影响G P I锚侧链的修饰[23].这一发现说明G P I锚侧链的发生是受到蛋白质调控的.这种调控会反馈在G P I锚的功能上.但相关研究仍处于初级阶段,尚有待进一步的研究.3㊀G P I锚的功能G P I锚复杂的结构特征不仅影响蛋白的结构特征,同时还可能参与了多项细胞的生物学功能,下面是近年来对此研究的7个方面总结.3.1㊀G P I锚对蛋白质整体结构的影响G P I锚可能会影响连接蛋白的整体空间构象,进而影响抗体对相应蛋白质的识别.比如,T h yG1第2期李庆伟等:㊀G P I锚 一种复杂的蛋白质翻译后修饰217㊀表1㊀已知的G P I锚的结构[24G28]T a b l e1㊀S t r u c t u r e s o f k n o w nG P I a n c h o r sP r o t e i n R1R2R3R4R5R6r a t b r a i nT h yG1ʃM a nα1G2O H P E t NʃG a l N A cβ1G4O H O Hh u m a ne r y t h r o c y t eA C h E O HʃP E t N P E t N O H O H p a l m i t a t e h a m s t e r b r a i n s c r a p i e p r i o n p r o t e i nʃM a nα1G2O H P E t N(ʃN A N A)G(ʃG a l)GG a l N A cβ1G4O H O Hh u m a nu r i n eC D59ʃM a nα1G2O H P E t NʃG a l N A cβ1G4O H p l a m i t a t e m o u s e s k e l e t a lm u s c l eN C AMʃM a nα1G2n d P E t NʃG a l N A cβ1G4O H O Hb o v i n e l i v e r5ᶄGn uc l e o t id a s eʃM a nα1G2ʃP E t N P E t NʃHe x N A c O H O Hh u m a n p l a c e n t a lA P a s e O HʃP E t N P E t N O H O H O Hh u m a nC D52ʃM a nα1G2ʃP E t N P E t N O H O H p a l m i t a t e p i g k i d n e y m e m b r a n e d i p e p t i d a s e O HʃP E t N P E t N(ʃG a lβ1G3)G a l N A cβ1G4O H O Hh u m a nk i d n e y m e m b r a n e d i p e p t i d a s eʃM a nα1G2n d P E t N(ʃG a lβ1G3)G a l N A cβ1G4O H O HT r y p a n o s o m a b r u c e i V S G O H O H O HʃG a lα1G2(G a lα1G2G a lα1G6)G a lα1G3O H O H T.c r u z i1G7ʃM a nα1G2O H O H O H O H O H T.c r u z i m u c i n s M a nα1G2H e x A E P T.c r u z i N E T N E SʃM a nα1G2O H O H O H P E t N O HL e i s h m a n i am a j o r g p63O H O H O H O H O H O HS a c c h a r o m y c e s c e r e v i s i a e g p125ʃM a nα1G2M a nα1G2o rO H O H O H O H d i a c y lGg l y c e r o lM a nα1G3M a nα1G2A s p e r g i l l u s f u m i g a t u s P h o A pʃM a nα1G3M a nα1G2O H O H O H O H O HP y r u s c o m m u n i s a r a b i n o g a l a c t a n p r o t e i n s O H O H O HʃG a l N A cβ1G4O H O HD i c t y o s t e l i u md i s c o i d e u m P s AʃM a nα1G2n d n d O H O H O HT r y p a n o s o m a c o n g o l e n s e V S G n d n d n d G a lβ1G6βG l c N A c n d n dT o r p e d o A C h E G l cαʃP E t N P E T NʃG a l N A cβn d n dʃi n d i c a t e s c e r t a i ns i d e c h a i n sm a y o n l y b e p r e s e n t i n a p r o p o r t i o no fG P I a n c h o r s,O Hi n d i c a t e s t h a t n o s i d e c h a i n i s k n o w n t o b e p r e sGe n t;n d i n d i c a t e s t h a t t h e s i d e c h a i nh a s n o t b e e n d e t e r m i n e d.M a n i sm a n n o s e,G a l i s g a l a c t o s e,G a l N A c i sNGa c e t y l g a l a c t o s a m i n e,N AGN Ai s s i a l i c a c i d,H e x N A c i sNGa c e t y l h e x o s a m i n e a n dP E t Ni s p h o s p h o e t h a n o l a m i n e图2㊀G P I锚链侧链的各种修改F i g.2㊀V a r i o u sm o d i f i c a t i o n s o fG P I a n c h o r s i d e c h a i n(T h y m u s c e l l a n t i g e n1)的抗体O X7并不能识别经过P IGP L C处理后的T h yG1.圆二色谱分析结果表明可溶的T h yG1和带有G P I锚的T h yG1具有不同的二级结构.这意味着T h yG1的整体构象受到了G P I锚的影响[29].H o m a n s等[30]通过多种核磁手段,发现布鲁斯锥虫V S G的G P I锚在细胞质膜上存在扩展构象.此外,有些G P I锚定蛋白在不同的组织里可产生结构差异.如神经细胞黏附因子(n e u r a l c e l l a d h e s i o nm o l e c u l e,N C AM)在肌肉组织里表达时,为典型的可溶性G P I锚定蛋白;而在脑组织表达时,则为跨膜蛋白,这可能与G P I锚所结合的细胞膜表面脂筏有关[31].研究人员采用荧光共振能量转移技术,在人造脂双分子层中分析荧光标记的胎盘碱性磷酸酶(p l a c e n t a l a l k a l i n e p h o s p h a t a s e, P L A P)时发现,其蛋白部分和脂双分子层的距离大概为1.0~1.4n m.G P I锚可在这一空间折叠,进而影响其连接蛋白的整体构象[32].3.2㊀G P I锚参与调控信号传导大量研究结果表明,G P I锚定蛋白可通过与糖鞘脂㊁s r c家族蛋白酪氨酸激酶(p r o t e i n t y r o s i n ek iGn a s e,P T K)以及G蛋白等相互作用从而进行信号传递[33].有研究表明,G P I锚所介导的信号传导过程主要包括钙离子的转运㊁蛋白质的磷酸化和细胞激素分泌等,而在去掉G P I锚后,相应的信号转导过程停滞[33].因此,尽管G P I锚结构没有跨膜,但从某种程度上已经行使了跨膜结构域的功能,在信号传导中起到了关键作用.并且不同于传统的跨膜结构域,这种信号传导过程是通过某种物理方式实现218㊀辽宁师范大学学报(自然科学版)第42卷的[34].不过,目前研究对G P I锚在信号传导中的位置尚存在争议.毫无疑问,G P I锚能够参与调控信号传导,但它本身并不能单独发挥作用,而是需要通过与生长因子等蛋白质结合才能和跨膜受体发生相互作用.2013年,P a r k等人[35]发现6次跨膜蛋白甘油磷酸二酯磷酸二酯酶2(G l y c e r o p h o s p h o d i e s t e r p h o s p h o d i e s t e r a s e2,G D E2)可以水解运动神经元祖细胞膜表面的G P I锚,并从膜上释放出R E C K蛋白(R e v e r s i o nGi n d u c i n g c y s t e i n eGr i c h p r o t e i nw i t hk a z a lm o t i f,R E C K),从而使之失活.R E C K失活后可导致依赖金属蛋白酶去整合素家族(Ad i s i n t e g r i na n dm e t a l l o p r o t e a s e,A D AM)的N o t c h配体不再受到抑制,从而最终抑制了N o t c h信号通路.这是一种新的神经发生起始机制.此外,有研究认为G D E2也可通过切割另一种G P I锚定蛋白G P C6的G P I锚结构来诱导神经元的分化过程[36].然而, G P I锚水解启动的神经元分化是否是细胞的一种固有信号机制依然在探索中.同时,也有一些疾病的产生与G P I锚结构缺失所导致的信号传导消失有直接联系,如G P I锚缺陷型的C D55㊁C D59就与阵发性睡眠性血红蛋白尿的发生有关[32].3.3㊀G P I锚可能是顶端信号靶点上皮细胞膜上含有多种G P I锚定蛋白,可能是用于定位顶端信号靶点.L i s a n t i等人[37G38]发现新合成的G P IGA P s不需要经过极化的狗肾(M a d i nGD a r b y c a n i n ek i d n e y,M D C K)细胞的基底膜,而是直接被运送到细胞顶膜.1992年,B r o w n等人[39]发现哺乳动物碱性磷酸酶(P L A P)可以在极化的M D C K 细胞中表达后,和脂筏连接并从高尔基体转运至细胞膜表面.由此B r o w n等人推测细胞膜上的脂筏可能是囊泡形成的平台,而G P I锚则为将蛋白和脂筏相连的顶端靶点结构域.然而,F i s h e r等人[40]采用大鼠甲状腺上皮细胞则将绝大部分G P I锚定蛋白转运到基底膜表面,其他研究也清楚地显示部分M D C K细胞里的极化蛋白甚至并没有和脂筏相连的顶端靶点结构域[41].因此,S c h u c k等人[41]认为这种现象应归因于蛋白质的NG糖基化,而不是G P I锚.不过,造成这种现象的原因也可能是由于这种转运机制在细胞内并不是唯一的(图3).由于G P I锚定蛋白结构的复杂和多变性,对其功能不能一概而论,待有更多的研究成果时再进行讨论.图3㊀G P I锚的转运和修饰F i g.3㊀T r a f f i c k i n g a n d r e m o d e l i n g o fG P IA n c h o r3.4㊀G P I锚可以与细菌毒素结合对细胞产生杀伤气单胞溶菌素(A e r o l y s i n)是嗜水气单胞菌(A e r o m o n a s h y d r o p h i l i a)分泌的一种细菌毒素.这种亲水的毒素蛋白以寡聚物的形式连接在某些对其敏感的细胞表面并嵌入细胞膜,在细胞膜上成孔后导致细胞的死亡.而对气单胞溶菌素敏感的蛋白,虽然功能不同,但都具有G P I锚结构[42].1998年,D i e p 等人[42]证明了G P I锚结构对气单胞溶菌素与敏感细胞的结合是必需的.不过,同样是G P I锚定蛋白,有些则对气单胞溶菌素不敏感.决定这个选择性的关键,不在于G P I锚的核心糖链,而是在于其侧链.第2期李庆伟等:㊀G P I锚 一种复杂的蛋白质翻译后修饰219㊀K e i k o等人[43]发现去除P L A P中G P I锚的βGNG乙酰葡萄糖胺侧链后,原本对气单胞溶菌素敏感的P L A P变得不再敏感.这一发现表明核心糖链侧链的多样性可能会促使G P I锚与某些蛋白结合时具有特异性.随后,G o r d o n等人[44]从败血梭状芽孢杆菌(C l o s t r i d i u ms e p t i c u m)中分离到的另一种成孔蛋白a l p h a t o x i n也被证明可以和G P I锚结合.但除成孔毒素以外,G P I锚对蛋白结合的特异性还未见报道,与成孔毒素的特异性结合也仅有上文的2例.3.5㊀G P I锚对蛋白质的连接和固定G P I锚单纯起到物理上的 锚定 作用,即把蛋白质固定在细胞膜表面,是它最基本也是最直接的功能.例如,雌性的生殖道含有大量的补体成分,这些补体成分在防御感染的同时,也会对精子进行攻击.这时锚定在精子表面的C D55就可保护精子免受补体系统的攻击,以维持精子在生殖道中的存活.同样,精子表面锚定的C D73则在精子穿越生殖道时,保护精子不受免疫系统攻击[45].2004年,P a n c e r 等[46]发现来自无颌类脊椎动物七鳃鳗的可变淋巴受体可利用G P I锚与淋巴细胞表面相连,通过其重复亮氨酸单元识别多样性的抗原,产生的免疫反应可促使淋巴细胞转化形成分泌型浆细胞,从而分泌特异性的可变淋巴受体B抗体(V a r i a b l e l y m p h o c y t e r e c e p t o rB,V L R B),最终实现其适应性免疫反应.这一发现证明除了I g G分子外,还存在第二种适应性免疫系统,为适应性免疫系统的研究翻开了新的篇章.3.6㊀G P I锚的抗真菌作用除了具有细胞壁外,真菌细胞的结构和代谢都与哺乳动物细胞十分相似.因此,多数抗真菌药物也可能作用于人类细胞的相应靶点而产生毒性和耐药性,这也成了抗真菌药物应用的一大桎梏.目前,临床研究急需找到新的㊁既安全又广谱,同时又和现有抗真菌药物作用机制不同的抗真菌活性分子[47G48].有研究报道显示分布在真菌细胞壁外侧的G P I锚对于维持真菌细胞壁的完整性发挥着非常重要的作用且高度保守.因此,G P I锚有望成为新一代的广谱抗真菌药物的靶点[49].例如,G w t1蛋白含有13个跨膜结构域,是一种对酰化G P I锚形成起重要作用的酰基转移酶.而G P I锚酰化后能够将甘露糖蛋白连接在白色念珠菌的细胞壁上,从而维持细胞壁的完整.也就是说,抑制G w t1的表达就可阻碍白色念珠菌细胞壁的形成[50].近年来,M c d4作为一种乙醇胺磷酸转移酶也被认为与G P I锚磷酸氨基乙醇的形成有关.基于同样的原理,已有研究开始筛选G w t1和M c d4的抑制剂,如g e p i n a c i n㊁10b和E1210等已进入体外和体内实验阶段[51].国内也有相关单位开始对G w t1的抑制剂进行结构改造和修饰,希望这种新的药物可以取代逐渐产生抗药性的氮唑类药物和尚不成熟的βG1,3G葡聚糖合成抑制剂,成为新一代抗真菌的首选药物.3.7㊀G P I锚可能与朊病毒的发病机理有关朊病毒相关疾病(如羊瘙痒病和疯牛病)广泛存在于哺乳动物中,其发病机理是正常阮粒蛋白P r P C转变为致病性的异构体P r p S c.P r p S c在细胞外沉积可促使大脑中形成斑块,神经纤维网出现不连续的卵形和球形空洞,神经细胞肿胀成气球状,细胞质变窄以及神经细胞变性及坏死,最终导致脑损伤.P r P C和P r p S c都是G P I锚定蛋白,但是经P IGP L C酶解后,P r P C能从细胞膜上释放出来,而P r p S c则不能.因此,G P I锚结构被认为与P r p S c的形成和转运有关[52G53].2005年,C h e s e b r o等[54]在小鼠中敲除P r P C的G P I锚定位点,再利用P r p S c对小鼠进行侵染.结果发现,虽然小鼠大脑中含有大量的P r p S c,但是小鼠本身并未出现阮病毒疾病的临床表现.因此,C h e s e b r o等推测G P I锚和P r P C的转变无相关性,但是其缺失会阻断P r p S c所产生的神经毒性的信号传递.有研究发现G P I锚的M o t i f越短,P r P C转化为P r p S c的效率越低,仅减少一个氨基酸都会产生非常明显的效果[55].L i h e n g Y a n g等[56]发现,G P I锚结构的缺失会促进原朊蛋白p r oGP r P的形成.但总体而言,G P I锚在P r p S c形成的作用机制尚在探讨.4㊀问题与展望综上所述,G P I锚的功能具有多样性.这种多样性一方面源于复杂的结构,另一方面也与其锚定的220㊀辽宁师范大学学报(自然科学版)第42卷蛋白种类繁多有关.目前,对G P I锚功能的研究大多数还是集中在与G P I锚结合的蛋白上,而专注于G P I锚功能的研究则并不多.而且,目前对G P I锚结构和脂筏之间的水解,还是以P IGP L C酶为主.相信还有许多G P I锚定蛋白尚未被发现,还有更多种类的G P I锚结构等待被解析,G P I锚侧链上还有很多秘密等待去发掘.随着提取方法的改进和质谱等分析手段的进步,G P I锚的功能研究会逐渐步入快车道.参考文献:[1]㊀L OW M G.T h e g l y c o s y lGp h o s p h a t i d y l i n o s i t o l a n c h o ro fm e m b r a n e p r o t e i n s[J].B i o c h i m i c ae tB i o p h y s i c aA c t a-R e v i e w so nB iGo m e m b r a n e s,1989,988(3):427G454.[2]㊀C H A S E N N M,A S A D YB,L E M G R U B E RL,e t a l.A g l y c o s y l p h o s p h a t i d y l i n o s i t o lGa n c h o r e d c a r b o n i c a n h y d r a s eGr e l a t e d p r o t e i no f T o x o p l a s m a g o n d i i i s i m p o r t a n t f o r r h o p t r y b i o g e n e s i s a n dv i r u l e n c e[J].M s p h e r e,2017,2(3):1G16.[3]㊀K OMA T HSS,S I N G HSL,P R A T Y U S H A V A,e t a l.G e n e r a t i n g a n c h o r s o n l y t o l o s e t h e m:T h e u n u s u a l s t o r y o f g l y c o s y l p h o sGp h a t i d y l i n o s i t o l a n c h o r b i o s y n t h e s i s a n d r e m o d e l i n g i n y e a s t a n d f u n g i[J].I U B M BL i f e,2018,70(5):355G383.[4]㊀Z U R Z O L OC,S I M O N SK.G l y c o s y l p h o s p h a t i d y l i n o s i t o lGa n c h o r e d p r o t e i n s:M e m b r a n e o r g a n i z a t i o n a n d t r a n s p o r t[J].B i o c h i m i c a e tB i o p h y s i c aA c t a(B B A)-B i o m e m b r a n e s,2016,1858(4):632G639.[5]㊀K R I S H N E G OWD AG,H A J J A RA M,Z HUJ i a n z h o n g,e t a l.I n d u c t i o n o f p r o i n f l a m m a t o r y r e s p o n s e s i nm a c r o p h a g e s b y t h e g l y c oGs y l p h o s p h a t i d y l i n o s i t o l s o f P l a s m o d i u m f a l c i p a r u m:C e l l s i g n a l i n g r e c e p t o r s,g l y c o s y l p h o s p h a t i d y l i n o s i t o l(G P I)s t r u c t u r a l r eGq u i r e m e n t,a n d r e g u l a t i o no fG P I a c t i v i t y[J].J o u r n a l o f B i o l o g i c a l C h e m i s t r y,2005,280(9):8606G8616.[6]㊀WA T A N A B EK,B I A N C OC,S T R I Z Z I L,e t a l.G r o w t h f a c t o r i n d u c t i o n o f c r i p t oG1s h e d d i n g b y g l y c o s y l p h o s p h a t i d y l i n o s i t o lGp h o sGp h o l i p a s eDa n d e n h a n c e m e n t o f e n d o t h e l i a l c e l lm i g r a t i o n[J].J o u r n a l o f B i o l o g i c a l C h e m i s t r y,2016,282(43):31643G31655.[7]㊀L I J,M O U Y N AI,H E N R YC,e t a l.G l y c o s y l p h o s p h a t i d y l i n o s i t o l a n c h o r s f r o m g a l a c t o m a n n a na n dG P IGa n c h o r e d p r o t e i n a r e s y nGt h e s i z e db y d i s t 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s c o v a l e n t l y l i n k e d t o T r y p a n o s o m ab r uc e i v a r i a n t s u r f a c e g l y c o p r o t e i n[J].J o u r n a l o fB i o l o g i c a l C h e m i s t r y,1985,260(27):14547G14555.[12]㊀M I C H E L LR H.I n o s i t o l p h o s p h o l i p i d s a n d c e l l s u r f a c e r e c e p t o r f u n c t i o n[J].B i o c h i m i c a e t B i o p h y s i c aA c t a(B B A)-R e v i e w s o nB i o m e m b r a n e s,1975,415(1):81G147.[13]㊀R O B E R T S W L,MY H E RJ J,K U K S I SA,e t a l.L i p i da n a l y s i so f t h e g l y c o i n o s i t o l p h o s p h o l i p i dm e m b r a n e a n c h o r o fh u m a neGr y t h r o c y t e a c e t y l c h o l i n e s t e r a s e.P a l m i t o y l a t i o no f i n o s i t o l r e s u l t s i nr e s i s t a n c et o p h o s p h a t i d y l i n o s i t o lGs p e c i f i c p h o s p h o l i p a s eC [J].J o u r n a l o f B i o l o g i c a l C h e m i s t r y,1988,263(35):18766G18775.[14]㊀L OW M G,P R A S A D A R.A p h o s p h o l i p a s eDs p e c i f i c f o r t h e p h o s p h a t i d y l i n o s i t o l a n c h o r o f c e l lGs u r f a c e p r o t e i n s i s a b u n d a n t i n p l a s m a[J].P r o c e e d i n g o f t h eN a t i o n a lA c a d e m y o f S c i e n c e s,1988,85(4):980G984.[15]㊀B R E W I S IA,F E R G U S O N M A,M E H L E R T A,e t a l.S t r u c t u r e s o f t h e g l y c o s y lGp h o s p h a t i d y l i n o s i t o l a n c h o r s o f p o r c i n e a n dh uGm a n r e n a lm e m b r a n e d i p e p t i d a s e.C o m p r e h e n s i v e s t r u c t u r a l s t u d i e s o n t h e p o r c i n e a n c h o r a n d i n t e r s p e c i e s c o m p a r i s o no f t h e g l yGc a n c o r e s t r u c t u r e s[J].J o u r n a l o f B i o l o g i c a l C h e m i s t r y,1995,270(39):22946G22956.[16]㊀E L O R T Z AF,N UH S ETS,F O S T E RLJ,e t a l.P r o t e o m i c a n a l y s i s o f g l y c o s y l p h o s p h a t i d y l i n o s i t o lGa n c h o r e dm e m b r a n e p r o t e i n s [J].M o l e c u l a rC e l l u l a rP r o t e o m i c s,2003,2(12):1261G1270.[17]㊀MA S U I S H IY,N OMU R A A,O K A Y AMA A,e t a l.M a s ss p e c t r o m e t r i c i d e n t i f i c a t i o no f g l y c o s y l p h o s p h a t i d y l i n o s i t o lGa n c h o r e d p e p t i d e s[J].J o u r n a l o f P r o t e o m eR e s e a r c h,2013,12(10):4617G4626.[18]㊀MA S U I S H IY,K I MU R AY,A R A K AWA N,e t a l.I d e n t i f i c a t i o n o f g l y c o s y l p h o s p h a t i d y l i n o s i t o lGa n c h o r e d p r o t e i n s a n dωGs i t e s uGs i n g T i O2Gb a s e da f f i n i t yp u r i f i c a t i o n f o l l o w e db y h y d r o g e n f l u o r i d e t r e a t m e n t[J].J o u r n a l o f P r o t e o m i c s,2016,139(1):77G83.[19]㊀D E E G M A,HUM P H R E YDR,Y A N GSH,e t a l.G l y c a n c o m p o n e n t s i n t h e g l y c o i n o s i t o l p h o s p h o l i p i d a n c h o r o f h u m a n e r y t h r oGc y t e a c e t y l c h o l i n e s t e r a s e.N o v e l f r a g m e n t s p r od u ce db y t r if l u o r o a c e t i ca c i d[J].J o u r n a l o fB i o l og i c a lCh e mi s t r y,1992,267(26):18573G18580.[20]㊀F E R G U S O N M A,H OMA N S SW,D W E KRA,e t a l.G l y c o s y lGp h o s p h a t i d y l i n o s i t o l m o i e t y t h a t a n c h o r s T r y p a n o s o m a b r u c e i v aG第2期李庆伟等:㊀G P I锚 一种复杂的蛋白质翻译后修饰221㊀r i a n t s u r f a c e g l y c o p r o t e i n t o t h em e m b r a n e[J].S c i e n c e,1988,239(4841):753G759.[21]㊀H OMA N S SW,F E R G U S O N M AJ,D W E KRA,e t a l.C o m p l e t e s t r u c t u r e o f t h e g l y c o s y l p h o s p h a t i d y l i n o s i t o l m e m b r a n e a n c h o r o f r a t b r a i nT h yG1g l y c o p r o t e i n[J].N a t u r e,1988,333(6170):269G272.[22]㊀MA C R A E JI,A L V A R O A S,MO R R I C E N A,e ta l.S t r u c t u r a lc h a r a c t e r i z a t i o no f N E T N E S,an o v e l g l y c o c o n j u g a t ei n T r y p a n o s o m a c r u z i e p i m a s t i g o t e s[J].J o u r n a l o f B i o l o g i c a l C h e m i s t r y,2005,280(13):12201G12211.[23]㊀G O T T I E RP,G O N Z A L E Z S A L G A D O A,M E N O N A K,e t a l.R F T1p r o t e i na f f e c t s g l y c o s y l p h o s p h a t i d y l i n o s i t o l(G P I)a n c h o rg l y c o s y l a t i o n[J].J o u r n a l o f B i o l o g i c a l C h e m i s t r y,2017,292(3):1103G1111.[24]㊀N A K A N O Y,N O D A K,E N D O T,e t a l.S t r u c t u r a l s t u d y o nt h e g l y c o s y lGp h o s p h a t i d y l i n o s i t o l a n c h o r a n d t h ea s p a r a g i n eGl i n k e d s u g a r c h a i no f a s o l u b l e f o r mo fC D59i nh u m a nu r i n e[J].A r c h i v e s o f B i o c h e m i s t r y B i o p h y s i c s,1994,311(1):117G126.[25]㊀F O N T A I N ET,MA G N I NT,M E L H E R TA,e t a l.S t r u c t u r e s o f t h e g l y c o s y l p h o s p h a t i d y l i n o s i t o lm e m b r a n e a n c h o r s f r o m A s p e rGg i l l u s f u m i g a t u s m e m b r a n e p r o t e i n s[J].G l y c o b i o l o g y,2003,13(3):169G177.[26]㊀O X L E Y D,B A C I C A.S t r u c t u r eo f t h e g l y c o s y l p h o s p h a t i d y l i n o s i t o l a n c h o ro f a na r a b i n o g a l a c t a n p r o t e i n f r o m P y r u s c o m m u n i s s u s p e n s i o nGc u l t u r e d c e l l s[J].P r o c e e d i n g s o f t h eN a t i o n a lA c a d e m y o f S c i e n c e s,1999,96(25):14246G14251.[27]㊀Z I T Z MA N N N,F E R G U S O N M AJ.A n a l y s i so f t h e c a r b o h y d r a t e c o m p o n e n t so f g l y c o s y l p h o s p h a t i d y l i n o s i t o l s t r u c t u r e su s i n gf l u o r e s c e n t l a b e l i n g[J].M e t h o d s i n M o l e c u l a rB i o l og y,1999,116(1):73G89.[28]㊀P A U L I C K M G,B E R T O Z Z IC R.T h e g l y c o s y l p h o s p h a t i d y l i n o s i t o l a n c h o r:Ac o m p l e x m e m b r a n eGa n c h o r i n g s t r u c t u r e f o r p r oGt e i n s[J].B i o c h e m i s t r y,2008,47(27):6991G7000.[29]㊀B A R B O N IE,R I V E R OBP,G E O R G EAJ,e t a l.T h e g l y c o p h o s p h a t i d y l i n o s i t o l a n c h o r a f f e c t s t h e c o n f o r m a t i o no fT h yG1p r o t e i n [J].J o u r n a l o fC e l l S c i e n c e,1995,108:487G497.[30]㊀H OMA N SSW,E D G ECJ,F E R G U S O N M A,e t a l.S o l u t i o n s t r u c t u r e o f t h e g l y c o s y l p h o s p h a t i d y l i n o s i t o lm e m b r a n e a n c h o r g l yGc a no f T r y p a n o s o m a b r u c e i v a r i a n t s u r f a c e g l y c o p r o t e i n[J].B i o c h e m i s t r y,1989,28(7):2881G2887.[31]㊀T A R U T A N IM,I T AM I S,O K A B E M,e t a l.T i s s u eGs p e c i f i ck n o c k o u t o f t h em o u s eP i gGa g e n e r e v e a l s i m p o r t a n t r o l e s f o rG P IGa n c h o r e d p r o t e i n s i ns k i nd e v e l o p m e n t[J].P r o c e e d i n g s o f t h eN a t i o n a lA c a d e m y o f S c i e n c e s,1997,94(14):7400G7405.[32]㊀L E H T O M T,S HA R OMF J.P r o x i m i t y o f t h e p r o t e i nm o i e t y o f aG P IGa n c h o r e d p r o t e i n t o t h em e mb r a n e s u r f ac e:AF R E Ts t ud y [J].B i o c he m i s t r y,2002,41(26):8368G8376.[33]㊀A N D E R S O N R G.C a v e o l a e:w h e r e i n c o m i n g a n d o u t g o i n g m e s s e n g e r sm e e t[J].P r o c e e d i n g s o f t h eN a t i o n a lA c a d e m y o f S c i e n c e s o f t h eU n i t e dS t a t e s o fA m e r i c a,1993,90(23):10909G10913.[34]㊀J O N E SDR,V A R E L AGN I E T OI.T h e r o l eo f g l y c o s y lGp h o s p h a t i d y l i n o s i t o l i ns i g n a l t r a n s d u c t i o n1[J].I n t e r n a t i o n a l J o u r n a l o fB i o c h e m i s t r yC e l l B i o l o g y,1998,30(3):313G326.[35]㊀P A R KS,L E EC,S A B H A RWA LP,e t a l.G D E2p r o m o t e s n e u r o g e n e s i s b y g l y c o s y l p h o s p h a t i d y l i n o s i t o lGa n c h o r c l e a v a g e o f R E C K [J].S c i e n c e,2013,339(6117):324G328.[36]㊀MA T A SGR I C OE,V A N V E E N M,M O O L E N A A R W H.N e u r o n a l d i f f e r e n t i a t i o n t h r o u g hG P IGa n c h o r c l e a v a g e[J].C e l lC y c l e,2017,16(5):388G389.[37]㊀L I S A N T IMP,S A R G I A C OM O M,G R A E V EL,e t a l.P o l a r i z e d a p i c a l d i s t r i b u t i o n o f g l y c o s y lGp h o s p h a t i d y l i n o s i t o lGa n c h o r e d p r oGt e i n s i na r e n a l e p i t h e l i a l c e l l l i n e[J].P r o c e e d i n g s o f t h eN a t i o n a lA c a d e m y o f S c i e n c e s o f t h eU n i t e dS t a t e s o fA m e r i c a,1988,85(24):9557G9561.[38]㊀L I S A N T IM P,C A R A S IW,D A V I T Z M A,e t a l.A g l y c o p h o s p h o l i p i dm e m b r a n e a n c h o r a c t s a s a n a p i c a l t a r g e t i n g s i g n a l i n p oGl a r i z e d e p i t h e l i a l c e l l s[J].J o u r n a l o fC e l l B i o l o g y,1989,109(5):2145G2156.[39]㊀B R OWN D A,R O S EJK.S o r t i n g o fG P IGa n c h o r e d p r o t e i n s t o g l y c o l i p i dGe n r i c h e dm e m b r a n e s u b d o m a i n s d u r i n g t r a n s p o r t t o t h ea p i c a l c e l l s u r f a c e[J].C e l l,1992,68(3):533G544.[40]㊀Z U R Z O L OC,L I S A N T IMP,C A R A S IW,e t a l.G l y c o s y l p h o s p h a t i d y l i n o s i t o lGa n c h o r e d p r o t e i n s a r e p r e f e r e n t i a l l y t a r g e t e d t o t h eb a s o l a t e r a l s u r f ac e i n f i s c h e r r a t t h y r o i de p i t h e l i a l c e l l s[J].J o u r n a l o fC e l l B i o l o g y,1993,121(5):1031G1039.[41]㊀S C HU C KS,K A I S.C o n t r o v e r s y f u e l s t r a f f i c k i n g o fG P IGa n c h o r e d p r o t e i n s[J].J o u r n a l o fC e l l B i o l o g y,2006,172(7):963G965.[42]㊀D I E PDB,N E L S O NKL,R A J ASM,e t a l.G l y c o s y l p h o s p h a t i d y l i n o s i t o l a n c h o r s o fm e m b r a n e g l y c o p r o t e i n s a r e b i n d i n g d e t e r m iGn a n t s f o r t h e c h a n n e lGf o r m i n g t o x i na e r o l y s i n[J].J o u r n a l o f B i o l o g i c a l C h e m i s t r y,1998,273(4):2355G2360.[43]㊀K E I K OF,Y U K I OI,M I C H I K O K,e t a l.Ab e t aGNGa c e t y l g l u c o s a m i n y l p h o s p h a t e d i e s t e r r e s i d u e i s a t t a c h e d t o t h e g l y c o s y l p h o sGp h a t i d y l i n o s i t o l a n c h o r o f h u m a n p l a c e n t a l a l k a l i n e p h o s p h a t a s e:At a r g e t o f t h e c h a n n e lGf o r m i n g t o x i na e r o l y s i n[J].J o u r n a l o fB i o l o g i c a lC h e m i s t r y,2003,278(38):36296G36303.[44]㊀G O R D O N V M,N E L S O N K L,B U C K L E YJT,e ta l.C l o s t r i d i u ms e p t i c u ma l p h at o x i nu s e s g l y c o s y l p h o s p h a t i d y l i n o s i t o lGa nGc h o r ed p r o te i n r e c e p t o r s[J].J o u r n a l of B i o l og i c a l Ch e mi s t r y,1999,274(38):27274G27280.[45]㊀K I R C HH O F FC,H A L EG.C e l lGt oGc e l l t r a n s f e r o f g l y c o s y l p h o s p h a t i d y l i n o s i t o lGa n c h o r e dm e m b r a n e p r o t e i n s d u r i n g s p e r m m a t uGr a t i o n[J].MH R:B a s i c S c i e n c e o fR e p r o d u c t i v eM e d i c i n e,1996,2(3):177G184.222㊀辽宁师范大学学报(自然科学版)第42卷[46]㊀P A N C E R Z,AM E M I Y A C T,E H R HA R D T G R A,e t a l.S o m a t i cd i v e r s i f i c a t i o no fv a r i a b l e l y m p h o c y t er e c e p t o r s i nt h ea gGn a t h a n s e a l a m p r e y[J].N a t u r e,2004,430(6996):174G180.[47]㊀D E N N I N G D W,B R OM L E Y M J.I n f e c t i o u sd i s e a s e.H o wt ob o l s t e rt h ea n t i f u n g a l p i p e l i n e[J].S c i e n c e,2015,347(6229):1414G1416.[48]㊀R O E M E R T,K R Y S A N DJ.A n t i f u n g a l d r u g d e v e l o p m e n t:c h a l l e n g e s,u n m e t c l i n i c a l n e e d s,a n dn e wa p p r o a c h e s[J].C o l dS p r i n gH a r b o rP e r s p e c t i v e s i n M e d i c i n e,2014,4(5):1G14.[49]㊀MU T Z M,R O E M E RT.T h eG P I a n c h o r p a t h w a y:a p r o m i s i n g a n t i f u n g a l t a r g e t?[J].F u t u r eM e d i c i n a l C h e m i s t r y,2016,8(12):1387G1391.[50]㊀MA R I K O U,M I C H I Y O O,K E NGI C H IN,e t a l.GWT1g e n e i s r e q u i r e d f o r i n o s i t o l a c y l a t i o no f g l y c o s y l p h o s p h a t i d y l i n o s i t o l a nGc h o r s i n y e a s t[J].J o u r n a l o fB i o l o g i c a l C h e m i s t r y,2003,278(26):23639G23647.[51]㊀D R O G A R IGA P I R A N T H I T O U M,MA N T O P O U L O U F D,S K I A D A A,e t a l.I nv i t r oa n t i f u n g a l s u s c e p t i b i l i t y o f f i l a m e n t o u sf u ng i c a u s i n g r a r e i n f e c t i o n s:S y n e r g y t e s t i n g o f a m ph o t e ri c i nB,p o s a c o n a z o l e a n d a n i d u l a f u n g i n i n p a i r s[J].J o u r n a l o fA n t i m i c r oGb i a l C h e m o t h e r a p y,2012,67(8):1937G1940.[52]㊀A G U Z Z IA.P r i o n t o x i c i t y:A l l s a i l a n dn o a n c h o r[J].S c i e n c e,2005,308(5727):1420G1421.[53]㊀P R U S I N E RSB.M o l e c u l a r b i o l o g y o f p r i o nd i s e a s e s[J].S c i e n c e,1991,252(5012):1515G1522.[54]㊀C H E S E B R OB,T R I F I L O M,R A C ER,e t a l.A n c h o r l e s s p r i o n p r o t e i n r e s u l t s i n i n f e c t i o u s a m y l o i d d i s e a s ew i t h o u t c l i n i c a l s c r a p i e [J].S c i e n c e,2005,308(5727):1435G1439.[55]㊀K O V A C㊅V,HA F N E RGB R A T K O V I C㊅I,ŠE R B E CVC㊅.A n c h o r l e s s f o r m s o f p r i o n p r o t e i nGI m p a c t o f t r u n c a t i o n o n s t r u c t u r e d e s t aGb i l i z a t i o na n d p r i o n p r o t e i nc o n v e r s i o n[J].B i o c h e m i c a l B i o p h y s i c a lR e s e a r c hC o m m u n i c a t i o n s,2016,481(1/2):1G6.[56]㊀Y A N GL,G A OZ,HUL,e t a l.G P I a n c h o rm o d i f i c a t i o nm a c h i n e r y d e f i c i e n c y i s r e s p o n s i b l e f o r t h e f o r m a t i o n o f P r oGP r P i nB x P CG3a n d i n c r e a s e s c a n c e r c e l lm o t i l i t y[J].J o u r n a l o f B i o l o g i c a l C h e m i s t r y,2015,291(1):3905G3917.T h e g l y c o s y l p h o s p h a t i d y l i n o s i t o l a n c h o r:a c o m p l e x p o s tGt r a n s l a t i o n a lm o d i f i c a t i o nL I Q i n g w e i1,2,㊀S O N GT a o1,2,㊀G O UM e n g1,2,㊀T E N GH o n g m i n g1,2,㊀L UJ i a l i1,2(1.S c h o o l o fL i f eS c i e n c e,L i a o n i n g N o r m a lU n i v e r s i t y,D a l i a n116081,C h i n a;2.L a m p r e y R e s e a r c hC e n t r e,L i a o n i n g N o r m a lU n i v e r s i t y,D a l i a n116081,C h i n a)A b s t r a c t:G l y c o s y l p h o s p h a t i d y l i n o s i t o lGa n c h o r e d p r o t e i n s(G P IGA P s)a r e p r o t e i n s t h a t a r eu b i q u i t o u s o n t h e s u r f a c e o f e u k a r y o t i c c e l lm e m b r a n e s.T h em o s t i m p o r t a n t f e a t u r e i s t h a t t h e r e a r en o t r a n sGm e m b r a n ed o m a i n s a n d c y t o p l a s m i c t a i l s.T h eG P I s t r u c t u r e p r o d u c e d b y p o s tGt r a n s l a t i o n a lm o d i f i c aGt i o n i s a n c h o r e d t o t h e c e l lm e m b r a n e.T h eG P I a n c h o r h a s a c o m p l e x s t r u c t u r e c o n s i s t i n g o f a p h o sGp h o r i c a c i d a m i n o e t h a n o l l i n k a g e,a c o r e s u g a r c h a i n,a n d a p h o s p h o i n o s i t o l t a i l.T h em a n n o s e,g l uGc o s a m i n e,a n d p h o s p h o i n o s i t i d e r e s i d u e s i n t h e c o r e s u g a r c h a i n c a n b em o d i f i e d t o v a r y i n g d e g r e e s b y a m i n o e t h a n o l p h o s p h a t e a n d o t h e r s u g a r s.A l t h o u g hn o tm a n y G P I a n c h o r s t r u c t u r e s h a v e b e e n a c c uGr a t e l y r e s o l v e d,G P I a n c h o r s h a v e b e e n s h o w n t o h a v e a v a r i e t y o f b i o l o g i c a l f u n c t i o n s a t t h em o l e c uGl a r l e v e l,s u c h a s s i g n a l t r a n s d u c t i o n,c e l l a d h e s i o n,p r o t e i n t r a n s p o r t,a n d i m m u n e r e s p o n s e s.I n r eGc e n t y e a r s,d u e t o t h e a d v a n c e m e n t o f e x p e r i m e n t a l t e c h n o l o g y,r e l a t e dr e s e a r c ho nG P I a n c h o r s i s g r a d u a l l y d e e p e n i n g.T h i s p a p e r a n a l y z e s t h e l a t e s t r e s e a r c ho n t h e u n i q u e p o s tGt r a n s l a t i o n a lm o d i f iGc a t i o na n d f u n c t i o no fG P I a n c h o r.K e y w o r d s:g l y c o s y l p h o s p h a t i d y l i n o s i t o la n c h o r e d p r o t e i n;G P Ia n c h o rs t r u c t u r e;G P Ia n c h o rf u n cGt i o n;s i g n a l t r a n s d u c t i o n。