解构生物多维码︱复旦大学陈力团队发现蛋白核心岩藻糖苷酶
发布时间： 2018-01-18 15:26:01 点击量：
2016 年，CCTMIS应用人体微生物组协作组在复旦大学、复旦大学华山医院及四川大学华西医院多位专家的共同倡导下成立，协作组在疑难感染的快速诊治，口腔微生物与肠道癌的预后，耐药菌的防控新策略及相关技术的专利保护等方面开展探索。下阶段希望有更多的专家、产业界、资本界等各类人士参与成果转化合作，将前沿高端的科研成果尽快转化为利国利民的解决方案。
国际生物化学顶尖杂志 Journal of Biological Chemistry（JBC）近日在线发表了标题为“Identification and charaterization of core fucosidase from the bacterium Elizabethkingia meningoseptica”的论文。论文首次提供了核心岩藻糖苷酶存在的直接证据，打开了核心岩藻糖基础和应用研究的窗口。论文研究由复旦大学医学院陈力团队独立完成。
前期研究表明，共价连接在蛋白上的核心岩藻糖，是具有物种特异性及组织特异性的标志性结构，与抗体活性及过敏等重要生理/病理过程密切相关。例如同一抗体分子的靶细胞毒性 (ADCC)，在抗体分子去除核心岩藻糖后，可提高一到两个数量级；存在于不同物种上的1,3 核心岩藻糖，是造成过敏的重要分子基础。核心岩藻糖苷酶是调节这一核心结构和功能的钥匙，具有重要的应用价值。值得注意的是，能直接作用于糖蛋白的核心岩藻糖苷酶，迄今未见报导。
陈力课题组于2012年从肿瘤病人体液中分离得到脑膜炎败血伊丽莎白金菌FM一007，建立了该菌的国际标准基因组序例。其后，通过微生物功能基因组分析，在该基因组中发现了第一个能切除植物/昆虫型糖蛋白糖链的PNGase F2(JBC,2015)。在此基础上，又发现了第一个蛋白核心岩藻糖苷酶，并命名此酶为cFase1，也就是第一个被发现的core fucosidase。论文的发表填补了该研究领域的空白。
陈力教授介绍说：“其实我们研究的内容很简单，就是解构生物多维码。大家一定都知道二维码，作为个体间快速识别 、归类和联系的基本工具，它己成为我们生活中不可或缺的一个重要部分。”他进一步展开说课题组探索的科学问题有两个：第一问是，“生命过程中也有多维码吗？”答案是肯定的。举例来说，由共价键连接在蛋白质上的多糖就是其中的一类。理论上，一个由八种单糖单体构成的一组8糖多维码，就可以有千亿种不同的结构组合。这个例子告诉我们，生物多维码即生物多样性在另一个新的层次上的展示， 也是生命科学研究的一个新的挑战。第二问是：“如何解构生物多维码？”由于多糖组合后结构上的丰度太大，实验室决定以酶解单糖的方法入手，研究生物多维码。研究的切入点是利用微生物功能组学分析，在微生物基因组中，寻找能特异性水解某个单糖(如岩藻糖)的酶。cFase1 的发现和发表证明，我们的研究方法是可行的，也得到了国际同行的认可。蛋白核心岩藻糖甘梅cFase1的发现，也为抗体药的改造和改良，抗过敏药物的研发，提供了新的可能。
目前，实验室正在构建包括针对各种不同单糖(半乳糖，甘露糖，木糖，N乙酰葡萄糖氨， 唾液酸等)的水解酶研究平台且相关的研究成果己申请专利保护。我们也衷心希望，这一平台的建立将为微生物和宿主相互作用的研究，提供新的途径和动力。
陈力老师认为，全球和中国微生物组学的研究打开了人类走向未来医学的无限可能。例如，我们在微生物中发的cFase，就可以用于多品种抗体药及生物药的改造和优化，为新药的创新研发，提供了一条新的有效的捷径。cFase 及其它生物多维码解构酶的应用，可以改变包括血型在内的细胞识别码，在输血及细胞治疗等相关领域，都有很好的开发及应用前景。
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