糖生物学专栏导读

专栏特约执行主编 李 静

(首都师范大学生命科学学院,DNA损伤应答北京市重点实验室, 北京 100048)

李静,首都师范大学教授,博士生导师。担任国家重点研发项目会评专家,国自然优青函评专家,中国生物物理学会糖生物学分会委员会委员。本科毕业于北京大学生命科学学院(1999年),博士毕业于耶鲁大学(2006年)。研究方向为蛋白质翻译后修饰,聚焦细胞内糖基化的生物学功能。以第一/通讯发表NatComm,JClinInvestInsight,FundamRes,JBiolChem等论文28篇(其中自然指数论文10篇),引用1 000余次。多次为NatChemBiol,NuclAcidRes等期刊审稿。曾获得霍英东教育基金会青年教师三等奖,北京市科技新星等奖项。教学方面曾获得北京市教学成果一等奖,以及北京市首届青年教学名师称号,主讲《细胞生物学》为国家首批一流本科课程,主编《细胞生物学实验技术教程(第五版)》为科学出版社“十四五”普通高等教育规划教材。担任教育部全国优秀教材函评专家,国家级一流本科课程函评专家。

糖作为生命体的重要组成成份,承载着很多生物学功能:保护细胞、细胞的结构成份、能量来源与代谢组分、细胞与细胞的识别以及细胞内的信号转导。最常见的人类ABO血型的分子基础就是由血细胞表面的糖链结构决定的,流感病毒侵入宿主细胞则是由宿主细胞表面的唾液酸糖作为受体。

虽然人们很早就认识到了糖的重要性,但其固有的复杂性造成了很多研究上的技术难题:其一,化学结构上,糖链的链接方式多种多样;其二,糖链的合成没有模板,而是如同“分子乐高”一样由糖基转移酶装配合成。这样的糖类异质性虽然可以承载更多的信息,但是也为研究它的生物学功能造成了不小的挑战。

所以糖生物学从诞生的那一刻起,就注定了是一门多学科多手段多角度的交叉学科。本专刊涵盖多学科(生命、化学以及药学)对于糖生物学功能的综述以及技术上的最新简报,力图报道糖科学研究的新技术新方法,阐释糖在不同生理和病理中的功能,并讨论糖类药物的开发。

本专刊一共收录了9篇糖生物学相关的综述以及1篇技术简报。

(1) “工欲善其事,必先利其器”,我们首先综述了研究糖生物学的技术手段:《基于分子库策略的蛋白质O-糖基化研究》通过化学合成的方法来研究不同Ser/Thr位点进行O-糖基化对蛋白质功能的影响和调控;《酶介导的邻近细胞标记方法探究细胞间相互作用》阐释了化学生物学的研究策略;《基因编辑技术及其在糖生物学研究中的应用》则将糖与基因编辑相结合,对未来进行了展望。

(2) 聚焦N-乙酰葡萄糖胺 (O-linked β- N -acetylglucosamine,O-GlcNAc)。O-GlcNAc为发生在细胞内参与信号转导的单糖修饰。综述《靶向编辑O-GlcNAc糖基化修饰的化学生物学技术》从化学的角度阐释了最新的化学生物学工具;技术简报《CpOGAD298N与核心链霉亲和素(Stv13)融合表达用于检测蛋白O-GlcNAc修饰》则从去N-乙酰葡萄糖胺修饰的角度研究了新的检测方法;《O-连接-N-乙酰葡糖胺糖基化蛋白质的富集方法》介绍了近年来O-GlcNAc 糖基化修饰与疾病之间的关系以及相关修饰位点的富集方法;《O-GlcNAcylation在免疫系统中的作用》则侧重其在生物学中的免疫功能。

(3) 阐释糖类分子在不同病理中的功能:《免疫分子的糖基化修饰与重要感染性疾病》集中于免疫系统;《溶酶体半乳糖苷酯酶作用机制及疾病》侧重糖在溶酶体这一独特的细胞器中的功能。以此为基础,《糖药物在疾病治疗中的应用》综述了针对糖类的药学研究。

我们相信通过多学科对于糖生物学的交叉探索与创新实践,糖生物学必将迎来崛起的新时代。