到细胞表面去！用改良霍乱毒素追踪亚细胞糖蛋白运输

糖基是如何加入到细胞内的蛋白质中的?尽管已被广泛研究，但由于难以观察糖蛋白在细胞器(亚细胞间室)内的转运，有关细胞器水平上蛋白质糖基化的具体机制仍不清楚。为了解开这个谜团，日本的研究人员现在设计并合成了一种从霍乱毒素中提取的人工蛋白质，这种蛋白质可以在霍乱毒素进入细胞器时在细胞内进行监测。

　　

   

   

图:药物“B”结合到细胞表面，并被运送到高尔基体。该药物包含一个内质网(ER)特异性序列，以进一步指导其运输到ER。如果药物含有n -糖基化“y”，则停止向ER的运输。    

真核细胞内的内质网(ER)和高尔基体网络中，蛋白质通常在合成过程中或合成后发生修饰。其中一种修饰是糖基化，即糖，如糖链，被添加到新合成的蛋白质中。聚糖允许蛋白质正确折叠，从而使它们在各种细胞过程中保持稳定和生物活性。然而，内质网和高尔基体糖基化的确切机制仍不清楚。研究蛋白质合成过程中糖基化过程的一种方法是将合成的蛋白质运送到特定的细胞器并观察其亚细胞动力学。但是，由于缺乏特定的传递方法，如ER和高尔基体细胞器，这常常受到阻碍。

为此，冈山大学的佐藤绫野博士、Maki Yuta、Kawata Kazuki、Liu Yanbo博士研究了修饰霍乱毒素(CT)靶向输送到ER和高尔基的可行性。CT是细菌产生的一种蛋白质霍乱弧菌并且导致了腹泻的典型症状——反复的稀便和水样便。这种毒素由两种亚基组成:导致腹泻的CTA和帮助毒素进入细胞的CTB。CT通过膜进入细胞进入称为核内体的小细胞载体，将其运送到高尔基体。从那里，一个特定于ER的CTA氨基酸序列将CT带进ER，在那里毒素开始发挥作用，导致腹泻。” 

该团队合成了一种人工的、糖基化的无毒CTB，并使用荧光素酶工程的HiBiT生物发光系统跟踪其细胞内的旅程。在研究小组使用的系统中，荧光素酶的较大片段被添加到ER和高尔基体上的特定受体上。用荧光素酶的小片段标记CTB。当两个碎片结合在一起时，系统就会发光。因此，研究小组通过检查光的发射度来实时跟踪人工CTB在细胞器中的运动。谈到他们研究的亮点，佐藤博士说:我们设计并化学合成了糖基- ctb，并证明了其转运到活细胞的内质网和高尔基体。我们还建立了一种定量监测CTB贩运到这些细胞器的方法。” 

人工CTB的成功监测和交付可能为了解活细胞隔间蛋白质修饰的新阶段的研究铺平道路。该团队强调，他们制备CTB的方法允许开发该蛋白的各种突变形式，以及在其表面带有不同聚糖的CTB，以帮助研究n -聚糖在细胞中的功能。 

不仅对糖链的研究，而且ctb介导的药物传递也可能成为细胞和细胞器靶向药物传递的一个有前途的工具。佐藤博士观察到:我们针对特定细胞器的系统可能有助于治疗由特定细胞器内酶缺失引起的疾病”。 

她对未来的愿景是什么?”目前的药物输送技术是有限的，因为他们只针对细胞表面。我们的系统可能会扩大现有技术的限制，使药物能够输送到任何需要药物的地方。”充满希望的佐藤博士说。 

文章标题

作为活细胞细胞器糖蛋白转运示踪剂的糖基化霍乱毒素B亚基的设计与合成

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