近日，中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所生物技術(shù)研究部天然產(chǎn)物及糖工程研究組研究員尹恒團隊在植物糖生物學(xué)研究領(lǐng)域取得新進展，鑒定了植物UDP-GlcNAc合成路徑關(guān)鍵酶，并揭示了其影響O-GlcNAc糖基化調(diào)控植物生長發(fā)育的分子機制。
UDP-GlcNAc是蛋白N-糖基化和O-GlcNAc糖基化的直接糖供體，具有重要的生物學(xué)功能，但植物中UDP-GlcNAc生物合成途徑尚未完全解析，其參與蛋白糖基化及生長發(fā)育調(diào)控的功能與機制尚不明確。
大連化物所鑒定植物UDP-GlcNAc合成關(guān)鍵酶并揭示其影響O-GlcNAc糖基化調(diào)控植物生長的分子機制
本工作中，團隊在模式植物擬南芥中鑒定了植物UDP-GlcNAc生物合成途徑的第三個酶，即N-乙酰氨基葡萄糖磷酸變位酶（N-acetylglucosamine phosphate mutase，AGM），并明確其酶學(xué)性質(zhì)；進一步通過構(gòu)建系列突變株發(fā)現(xiàn)，敲低AtAGM基因?qū)е聰M南芥UDP-GlcNAc含量顯著下降，進而突變株苗期出現(xiàn)溫度依賴性的生長缺陷，在成苗期生長則更加旺盛，蛋白組實驗發(fā)現(xiàn)成苗中生長相關(guān)蛋白顯著上調(diào)。糖基化水平定量分析發(fā)現(xiàn)，蛋白O-GlcNAc修飾水平在AtAGM敲低突變株中明顯下降，而N-糖基化影響不大。團隊進而利用O-GlcNAc糖基化突變體及抑制劑證實，蛋白O-GlcNAc糖基化水平受損是AtAGM敲低突變株出現(xiàn)表型變化的主要原因。因此，UDP-GlcNAc在植物生長發(fā)育過程的重要功能主要通過調(diào)控蛋白O-GlcNAc糖基化水平實現(xiàn)。
相關(guān)工作以“Protein O-GlcNAcylation impairment caused by N-acetylglucosamine phosphate mutase deficiency leads to growth variations in Arabidopsis thaliana”為題，發(fā)表在《植物學(xué)雜志》（The Plant Journal）上。該工作的第一作者是大連化物所賈曉晨助理研究員。本研究中蛋白組檢測工作得到大連化物所葉明亮研究員團隊支持。上述工作得到國家自然科學(xué)基金、中科院青促會、大連市科技創(chuàng)新基金等項目的支持。
