客观日本

谁说“冬虫夏草”无用?日本查清“冬虫夏草”提高免疫力的糖基化酶机理

2019年10月23日 生物医药

日本九州大学研究生院生物资源环境科学府博士三年级的黄一博同学与农学研究院的竹川薰教授等人组成的研究小组,从以冬虫夏草而闻名的一种菌菇——蛹虫草(Cordyceps militaris)中发现了对核心岩藻糖表现出特异性的新型ENGase(Endo-CoM,内切-β-N-乙酰氨基葡糖苷酶)。同时,东京大学研究生院农学生命科学研究科的关阳香与伏信进矢教授等人组成的研究小组,利用日本高能加速器研究机构物质构造科学研究所的高能同步辐射实验设施解析了Endo-CoM的X射线晶体结构,明确了其立体结构(下图)。

谁说“冬虫夏草”无用?日本查清“冬虫夏草”提高免疫力的糖基化酶机理

左为Endo-CoM的整体结构,右为活性中心附近的放大图。本次研究确定了核心岩藻糖(淡蓝色)以及N-乙酰葡糖胺(GlcNAc)与天冬酰胺(Asn)残基(黄色)结合形成的立体结构,同时明确了识别这些物质的Endo-CoM的氨基酸残基(绿色)及周边情况。

冬虫夏草被认为是为了入侵昆虫体内繁殖过程中获得了独特的ENGase。ENGase是一种通过切断与糖蛋白的Asn残基结合的N-连接糖链根部,使糖链从蛋白质中分离(游离)出来的酶。ENGase不仅能分离糖链,还可以通过名为糖转移的反应,有效替换糖链,因此能产生具有均匀糖链的糖蛋白。此外,ENGase还有助于提高作为糖蛋白的各种抗体(免疫球蛋白G: IgG)的性能,因此有望应用于近年来备受关注的生物药品。

人类等哺乳动物的N-连接糖链中有很多附带了岩藻糖与N-连接糖链根部的GlcNAc进行α1,6-结合的“核心岩藻糖”。在此前的研究中已确认ENGase有三种类型,分别为①完全无法作用于存在核心岩藻糖的糖链的类型;②无论是否存在核心岩藻糖都显示出相同活性的类型;③仅在存在核心岩藻糖时显示出高活性的“核心岩藻糖特异性”类型。不过,此前完全不清楚这些酶的特性差异是基于什么结构特征产生的。

此次研究获得了以前未报告过的核心岩藻糖、GlcNAc及Asn的结合状态下的立体结构,因此,对于ENGase如何识别核心岩藻糖和蛋白质的附近部分这个长期以来的疑问,得到了明确的答案。这个发现有助于提高生物药品的性能和实施品质管理的研究开发,比如制作改变核心岩藻糖的识别方式的ENGase等。

相关研究成果已于2019年9月23日发表在《The Journal of Biological Chemistry》上。

论文题目:Structural basis for the specific cleavage of core-fucosylated N-glycans by endo-β-N-acetylglucosaminidase from the fungus Cordyceps militaris ,
发表期刊:《The Journal of Biological Chemistry》

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文:JST客观日本编辑部翻译整理