分享一篇发表在ACS Chem. Biol.上的文章“Small Molecule-Activated O-GlcNAcase for Spatiotemporal Removal of O-GlcNAc in Live Cells”，本文的通讯作者是来自哈佛大学的Christina M. Woo教授以及她们组的博士后葛韵，主要研究方向是蛋白翻译后修饰及其功能调节。在本文中，作者开发了一种基于小分子的激活策略用于细胞内O-GlcNAc修饰的调节。
蛋白O-GlcNAc修饰是一种在细胞中广泛存在的翻译后修饰。O-GlcNAc的水平会受到环境变化的影响从而进一步的调节蛋白的功能和细胞内的信号转导过程。因此，对O-GlcNAc的时空调节可以加深对其功能的认知以及实现对细胞功能的操纵。在本文中，作者提出了一种受小分子调节的β-N-乙酰氨基葡糖苷酶（OGA）的激活策略，用于实现时空分辨的在活细胞中去除O-GlcNAc修饰。
首先，作者设计了OGA-内含肽融合蛋白用于实现对OGA的酶活控制。在结合4-羟基三苯氧胺（4-HT）后，内含肽intein会发生自切割从而从OGA融合蛋白上释放下来，随后使得OGA重新折叠恢复去糖基化酶活性。由于intein自切割后会留下一个半胱氨酸的残基，为尽量减少对OGA序列的改变，作者选择了9个miniOGA上的Cys残基作为潜在的intein插入位点并进行了筛选。最终发现在C181处插入可以使OGA几乎完全失活，而外加4-HT后又可得以恢复。接下来作者评价了OGA的激活效果，发现4-HT触发的OGA激活呈现剂量和时间的依赖性，并且在激活1h后，细胞中的糖基转移酶OGT转录水平发生了，表明OGA确实可以在细胞内激活并触发胞内的反馈调节。接下来，为实现在细胞器水平的O-GlcNAc调节，作者分别对OGA-intein(C181)蛋白融合了入核（NLS）和出核（NES）序列。通过富集O-GlcNAc修饰蛋白和定量蛋白组学实验，作者发现融合NLS确实可以显著的降低细胞核相关的蛋白的O-GlcNAc水平。此外，除作为内含肽切割的激活剂外，4-HT同时也是乳腺癌治疗药物它莫西芬的活性代谢产物，于是作者在乳腺癌细胞系中表达了OGA-intein(C181)蛋白，并证实了4-HT抑制细胞增殖的活性和OGA的协同作用可以促进对肿瘤细胞的杀伤。总的来说，作者通过对去糖基化酶的工程化改造实现了由小分子触发的OGA激活，从而在活细胞中实现了对O-GlcNAc水平的时空分辨调节。
本文作者：WYQ
责任编辑：JGG
原文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acschembio.2c00894
文章引用：DOI：10.1021/acschembio.2c00894
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