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1、肿瘤中黏蛋白型 O-聚糖的生物学特性及临床意义的研究进展糖生物学研究在近年得到了高度重视，已经成为继基因组学和蛋白质组学后的第三个研究热点 1。糖类物质可与其它化合物结合构成生物大分子参与机体细胞组成 ,并与细胞的生长发育密切相关。聚糖是指任何游离的或与另一类分子结合的糖或糖类组合的通称。它以共价键与蛋白质或脂类结合，从而在生物体内构成的多样糖类复合物（糖蛋白、蛋白聚糖及糖脂） 。黏蛋白型 O-聚糖结构存在糖蛋白中，它是以蛋白质为主，在蛋白质多肽链骨架上共价连接着寡糖链形成的生物大分子。其在生物体内分布广泛（细胞膜、溶酶体、细胞外液） 。糖蛋白聚糖分为 N-连接型，O-连接型及 GPI（糖磷脂
2、酰肌醇）-连接型三种。其中，O-连接型中最为丰富的 O-糖基化修饰就是黏蛋白型-O 聚糖。目前对其在体内的生物学功能还不甚了解，随着肿瘤发病率的不断攀升，今后黏蛋白型-O 聚糖在肿瘤学方面的研究显得尤为重要。1. 黏蛋白型 O-聚糖基本核心结构及生物合成1.1 基本核心结构在黏蛋白中，O-聚糖通过 N-乙酰氨基半乳糖与丝氨酸或苏氨酸的 S/T 残基相连接形成 连接，该结构被称为黏蛋白型 O-聚糖。黏蛋白型 O-聚糖是由多肽：N-乙酰氨基半乳糖转移酶（ppGalNAc-Ts）家族催化起始合成的，在肿瘤中常常伴随着黏蛋白型 O-聚糖结构及数量上的改变，形成肿瘤特异聚糖结构。 O-聚糖可延伸为多种不
3、同核心结构的类型，现已发现的有 GalNAc-Ser/Thr,GlcNAc-Ser/Thr,Gal-Ser,Xyl-Ser,Man-Ser/Thr 等八种。最简单的黏蛋白型 O-聚糖是GalNAc1-S/T（即 Tn 抗原） ，为各核心亚型共有结构。在 Tn 抗原的基础上形成 core1 结构亚型 Gal1-3GalNAc- （即 T 抗原） ；而在 core1 的基础上连接 N-乙酰氨基葡萄糖进一步形成 core2 结构。另外常见的核心结构还有 core3 和core4，而 Core5-core8 并不多见。有研究报道 2core5 存在于人类腺癌和组成胚胎肠道的细胞上，core6 除在胚胎
4、肠道，还在卵巢囊肿的黏蛋白中发现。所有的核心结构可被进一步唾液酸化修饰，另外其 O-聚糖的末端可被岩藻糖、半乳糖、N-乙酰葡萄糖/半乳糖胺等 3。2. 生物体内黏蛋白型 O-聚糖的合成及作用2.1 生物合成糖链的 N-乙酰半乳糖胺（GalNAc）与肽链的 Ser/Thr 残基上的羟基氧原子相连形成糖苷键，糖链为 O-连接糖链，称为 O-聚糖（O-Glycan） 。O- 连接寡糖在 N-乙酰半乳糖基转移酶的作用下，在多肽链的丝/苏氨酸的羟基上连接上 N-乙酰半乳基，然后逐个加上糖基直至 O-连接寡糖链的形成。2.1.1 合成特点 细胞内场所-粗面内质网和高尔基体。 不需糖链载体 催化糖链生成的酶
5、（各种）糖基转移酶 糖基供体UDP/GDP- 糖基衍生物 糖链的合成在肽链合成后进行 多数糖蛋白是膜结合蛋白，故 O-连接多肽和其他糖蛋白由 m-RNA 编码。O-糖苷型寡糖链糖基由核苷酸糖提供，糖基转移酶催化 每一特异糖苷键合成均需相应特异糖基转移酶的作用 催化糖链内部糖基的酶位于内质网。2.1.2 核心结构的合成及糖链的延伸在多肽：-GalNAc 转移酶的作用下，将 UDP-GalNAc 中的 GalNAc 糖基转移至肽链上，分别合成多个核心结构（见前述） 。O-聚糖链的延伸是在核心结构的基础上不断有序地添加糖基形成的。常添加以 1,3 连接的 GlcNAc 或 1，4 连接的 Gal。而
6、在外链骨架上的 1，4Gal 还可分支为 GclNAc1，6Gal1，4 分支，而在其外侧还可继续连接 1，4Gal 加以延长。2.1.3 末端结构的合成O-GalNAc 聚糖其非还原末端的糖基集团包括唾液酸化及 L-岩藻糖化。在糖链形成的单糖，双糖及多糖阶段都可发生唾液酸化，糖链末端的 Gal 经 2,3 唾液酸转移酶作用而发生唾液酸化。L-岩藻糖化是血型抗原合成的前提。在型及型糖链基础上，Gal 外侧连接 Fuc，生成血型 O 的抗原决定簇 H1 及 H2 抗原。通过不断添加 1,3GalNAc 生成 A 型及 B 型抗原决定簇。2.2 黏蛋白型 O-聚糖的生物学功能2.2.1. 对糖蛋白
7、新生肽链的影响参与新生肽链的折叠并维持蛋白质的正确的空间构象；具有功能的糖蛋白的二聚体，往往依靠糖-蛋白或糖 -糖相互作用维系亚基的聚合和构象；有些蛋白质的投送信号存在于肽链内，但有些是与其糖链有关，糖蛋白的糖基化与肽链的折叠及分拣密切相关。2.2.2 对糖蛋白的生物活性的影响保护糖蛋白不受蛋白酶的水解，延长其半衰期；起屏障作用，影响糖蛋白的作用；聚糖还可以避免蛋白质中抗原决定簇被免疫系统识别而产生抗体。 2.2.3. 糖蛋白聚糖参与分子的识别作用聚糖中单糖分子连接的多样性是聚糖起到分子识别作用的基础，它包括受体与配体识别和结合也需聚糖的参与及细胞表面糖复合物的聚糖还能介导细胞-细胞的结合。
8、3. 黏蛋白型 O-聚糖与肿瘤异常的聚糖结构广泛存在于多种肿瘤中，他们在刺激肿瘤细胞的增殖，侵袭及介导细胞间的黏附等意义重大。糖链的改变可有多种形式如：糖链本身量的变化，糖前体的聚集，新型糖链结构的出现等 4肿瘤中 Tn 抗原，T 抗原及被唾液酸修饰的 STn 抗原和 ST 抗原等异常聚糖的出现提示了患者临床治疗风险的增加5而伴随着这些异常聚糖的出现，和其相应结合的凝集素的特异识别结构也会随之变化，这些结构的异常可介导肿瘤的转移 6,因此抑制肿瘤转移，以聚糖为靶点可作为肿瘤治疗的新策略 7。3.1 消化道肿瘤 Tn 抗原在正常情况下隐蔽地表达于黏蛋白，随着不完全糖基化，Tn 抗原即会暴露。在正
9、常胃肠道粘膜中，T 抗原表达很少，但在相应的肿瘤细胞中却多数有表达，并被视为分化不良的腺癌和粘液癌的标志。另外富含 O-聚糖的黏蛋白亦同胃癌的发生发展相关 8。而一些相关的糖类抗原 CA19-9，CA72-4 对于胃癌 9及结直肠癌 10的早期诊断及同肿瘤的分期和预后有着明确的相关性。糖生物学一直是肝癌诊断及治疗的热点领域 11,12，O-聚糖修饰的改变会引起一些蛋白质翻译后修饰的变化，从而奠定了肝细胞内的糖基转移酶及糖苷酶活性的变化，此为肝癌药物研发的方向之一。3.2 妇科肿瘤血清中糖类抗原 CA-199、CA-153 、CA125 等对于卵巢癌及子宫内膜癌患者的筛查有着极其重要的诊断价值
10、13,14,15。靳立功等 16对 55 例组织学分级不同的子宫内膜癌患者进行血清 CA125 的检测，结果显示 CA125 在子宫内膜癌血清中呈高表达，与临床分期和组织学分级密切相关。 3.3 肺癌在肺癌细胞中，其糖链结构亦发生了多种变化,且在癌变过程中也伴有末端残基结构的变化。岩藻糖基化修饰的增加，促进了多天线糖链的增加，同时糖链的唾液酸化程度增加以及唾液酸的Lewis X修饰增加 17。糖链的合成是按一定顺序由糖基转移酶合成的，故而肿瘤细胞的糖链结构发生异常的基础是其糖基转移酶的变化。沈力等 18在肺癌细胞株 A549中发现，ppGalNAcT2 的表达较高，并推测其参与了肺癌细胞的分化
11、，与细胞表面糖链结构的改变有着密切的关系。 3.4 乳腺癌通常乳腺上皮细胞中含有大量的 O-聚糖中核心 2 结构。而在乳腺癌中，O- 聚糖则以核心 1 结构为主。有研究显示，在 BT20 和 T47D 乳腺癌细胞内，核心结构1,2 的转变在于 C21，6GlcNAcT 的失活和 3 唾液酸转移酶活性的增强。后者活性的改变抑制了 GlcNAc 连接到 O-聚糖链上，从而阻断核心 2 结构的合成。ST6GalNAc是一种唾液酸转移酶，负责在 Tn 抗原上连接一个唾液酸残基，在该 O-糖链结构中合成 Sialy-Tn 抗原。Lin 等 19通过上调乳腺癌细胞 MDA-MB-435ST6GalNAc的
12、表达，增加其 2,6 唾液酸的含量，随之发现癌细胞之间及其与细胞外基质间的粘附力增强。高度 O-糖基化的表皮 型跨膜黏蛋白（Muc-1）现已成为乳腺癌复发的标记物，Muc-1 含有 5 个潜在的 O 糖基化位点，Sorensen 等 20在 Muc-1 的基础上添加 O 糖链结构，合成完整的糖肽抗原，免疫小鼠后发现此可诱发具有肿瘤特异性的体液免疫反应。因此，在肽链的基础上利用糖基转移酶合成糖肽抗原，将为肿瘤疫苗的开发提供美好的前景。4 展望生物体内蛋白质糖基化是一种重要的翻译后修饰，肿瘤细胞表面通常会存在异常糖基化，前者的产物即是异常的聚糖结构。O-聚糖虽然只占整个糖蛋白的小部分，但有重要的生
13、理学功能，它作为肿瘤细胞表面的终端信号在肿瘤的侵袭转移中发挥着重要的作用,有研究显示糖链变化有利于癌症标记物的筛选，故而将糖链作为靶点来抑制肿瘤转移可为肿瘤治疗提供新方法。肿瘤糖蛋白糖链变化应用于临床有十分广阔的前景。参考文献1Turnbull J E,Field A R.Emerging glycomics technologies.Nat Chem Biol,2007,3(2):74-77.2吴士良.黏蛋白型 O-聚糖：结构、功能及与肿瘤的相关性.生命科学，2011,23(6):565-568.3Fukuda M.Roles of mucin-type O-glycans synthesi
14、zed by core21,6-N-acelyglucosaminyltransferase. Methods Enzymol,2006,416:332-346.4Li M，Song L，Qin XGlycan changes：cancer metastasis and anti-cancer vaccinesJ.J Biosci,2010,35(4):665-673.5Hollingsworth MA,Swanson B.Mucins in cancer:protection and control of the cell surface.Nat Rev Cancer.2004,4(1):4
15、5-60.6Thomas SN，Schnaar RL，Konstantopoulos KPodocalyxinlike protein is an E-/L-selectin ligand on colon carcinoma cells：comparative biochemical properties of selectin ligands in host and tumor cellJ.Am J Physiol Cell Physiol,2009,296(3):505-513.7Norton PA，Comunale MA，Krakover J,et al.N-linked glycos
16、ylation of the liver cancer biomarker GP73J J Cell Biochem,2008,104(1):136-149.8张红凯.粘蛋白与胃癌的关系研究进展J.中国癌症杂志，2002,12（3）：277-280.9齐艳美，周逢强，郭辉光.胃液及血清中癌胚抗原和糖类抗原联合检测在胃癌诊断中的临床意义J.中国医药，2011,6(13):9-11.10黄勤，梁栋伟，黄平 .CEA、CA199 联合检测在结直肠癌的表达及临床意义J.检验医学与临床,2012,9(5)：566-567.11常路丝，乔雍，魏红山.蛋白质糖基化修饰：新一代肝病靶标的分子基础J.胃肠病学和肝病学杂志,2011,20(4):302-305.12熊将军，曹阳，张雨相.多项肿瘤标志物检测对原发性肝癌的诊断价值J.检验医学与临
