［本站讯］11月20日，Nature Communications在线发表了国家糖工程技术研究中心李福川教授课题组题为“Assembling custom side chains on proteoglycans to interrogate their function in living cells”的研究论文。山东大学国家糖工程技术研究中心博士后王文爽为本文的第一作者，李福川教授为唯一通讯作者。山东大学为第一作者单位和通讯作者单位。

活细胞表面蛋白聚糖工程化组装策略

蛋白聚糖（Proteoglycans, PGs）是一类结构极为复杂的生物大分子，由一条或多条糖胺聚糖（Glycosaminoglycans, GAGs）侧链与核心蛋共价欧联组成，广泛存在于细胞膜表面及胞外基质中，参与了生长发育、肿瘤发生发展和病原微生物感染等一系列生理和病理过程，其中GAGs侧链在PGs的生物学功能中发挥了至关重要的作用。但由于GAGs侧链生物合成的非模版驱动机制及其结构的高度复杂性和不均一性，使PGs的结构和功能研究面临巨大挑战，尤其是GAGs糖链结构的构效关系研究始终缺乏有效的研究手段。尽管利用分子生物学手段对PGs核心蛋白上的糖基化位点进行突变，可以研究GAGs侧链的有无和数量对PGs功能的影响，但不能揭示特定结构GAGs糖链对PGs功能的影响。最近，有研究者利用基因编辑技术对细胞中与GAGs合成相关的酶进行敲除或过表达，从而对细胞合成GAGs的种类和修饰模式进行调控，但该方法并不能对所合成GAGs侧链的结构进行精确调控，更不能精确控制特定PGs的GAGs侧链结构，因此该技术并不能解决特异结构GAGs侧链对PGs生物学功能的影响问题，更解决不了具有特异结构GAGs侧链PGs的工程化制备及应用问题。

李福川教授课题组利用酶催化的蛋白点特异性醛基标记技术，在世界上首次建立了将GAGs糖链组装到特定PGs核心蛋白上的技术，利用该技术可以将具有特异结构的GAGs糖链共价耦联到了PGs核心蛋白的糖基化位点上，在溶液或活细胞表面构建具有特异GAGs侧链的工程化PGs，并且该工程化PGs表现出与野生型PGs相同的细胞信号调节功能。因此，利用该技术可以将特异结构的GAGs糖链组装到PGs的核心蛋白上，以研究不同糖链结构对PGs功能的影响。此外，还可以通过在糖链中引入炔基等高活性反应基团，通过点击反应等对PGs的潜在靶蛋白进行俘获，如本研究首次获得了Glypican-3和Frizzled的复合物，为两者的相互作用提供了直接证据。

该研究为PGs的构效关系研究提供了通用技术平台，解决了该领域研究中长期面临的关键技术问题。本研究得到国家自然基金、山东省自然基金和泰山产业领军人才等项目资助。

李福川教授课题组长期致力于蛋白聚糖生物学研究，在GAGs结构与功能研究、GAGs新型工具酶发现和鉴定、GAGs和PGs新型生相容性探针研究，以及相关生物医药产品研发等方面具有很好的积累和经验，取得了一系列国际领先的研究成果。已在Nat. Commun., Chem. Sci., J. Biol. Chem., Anal. Chem.等相关国际著名期刊上发表系列蛋白聚糖生物学相关论文。

论文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-020-19765-y