PNAS：解读！科学家们有望利用一种新型的聚糖标记策略来揭秘肝脏中的免疫激活机制！

2020年10月27日 讯 /生物谷BIOON/ --人类细胞会被一层膜包裹着，膜上覆盖有多种称之为聚糖（glycans）的糖分子，这些聚糖分子在机体健康和疾病发生过程中扮演着非常关键的作用，因此了解其特性就显得尤为重要了，由于其独特之处，科学家们并没有太多工具来研究聚糖分子的功能以及其在机体中的相互作用。

近日，一篇发表在国际杂志Proceedings of the National Academy of Sciences上题为“Mapping glycan-mediated galectin-3 interactions by live cell proximity labeling”的研究报告中，来自斯克里普斯研究所等机构的科学家们通过研究提出了一种新型策略来捕获聚糖分子和人类肝脏细胞中特殊蛋白激活子之间的相互作用，这样一来，研究人员就能应用新技术来理解肝脏疾病的发生机制和机体的免疫激活机制。

文章中，研究人员重点对一种名为半乳糖凝集素-3（galectin-3）的聚糖结合蛋白进行研究，通过使用两种策略：近距离标记和定量蛋白质组学技术，研究人员就能对半乳糖凝集素-3的受体阵列进行编目分析。在研究过程中，研究人员在活体肝脏的星形细胞和免疫细胞中发现了数百个半乳糖凝集素-3的相互作用子。研究者Huang说道，由于亲和力较弱且存在动态结合事件，这些相互作用就会逃避科学家们传统的检索，而本文研究发现将赋予研究人员开发出新方法来治疗基于糖基化介导事件的多种疾病，尤其是肝纤维化和自身免疫性疾病。

图片来源：scitecheuropa.eu

细胞能通过释放多种分子信号来彼此互相沟通交流，诸如名为半乳糖凝集素-3等信号分子就能激活病毒感染后的机体炎性反应，同时还会在组织损伤后产生疤痕组织的堆积。要做到这一点，在生化水平上，聚糖结合蛋白就必须吸附到其膜受体上，这就像渔夫的线钩在厚厚的海藻中游走寻找猎物一样，而要确定哪种鱼钩适合哪种糖蛋白就是解决很多疾病根源的必要步骤了。

这项研究中，研究人员设计了一种化学捕鱼探索手段来搜寻半乳糖凝集素-3，研究人员建议将名为APEX2的酶类与半乳糖凝集素-3分子拴在一起，之所以选择APEX2是因为其相对较小的体积以及在细胞内外能够保持活性；随后研究者让配对的分子自由扩散到细胞上，接下来他们添加了化学物质生物素酚和过氧化氢来制造高活性的标签，从而标记并结合复合体，以便其能更容易被识别并进行特性分析。

肝脏在人类健康中扮演着多种关键的角色，其能对机体吸收的营养物质和药物进行加工，并能帮助清除毒素分解酒精，同时还能在机体能量充足和匮乏时帮助储存并释放脂肪和糖类等，肝脏能够制造胆汁来帮助机体快速消化。随着时间推移，肝脏会遭受多种状况的损伤，包括酗酒、自身免疫性疾病、药物滥用或病毒性肝炎等，肝脏的损伤会诱发肝脏纤维化的发生，这或许就会引发慢性高血压、肝硬化甚至肝衰竭等疾病的发生。

诱发这种不健康级联事件的发生涉及肝脏中巨噬细胞和肝脏中储存脂质的肝脏细胞—星形细胞之间的相互作用，当肝脏巨噬细胞通过释放半乳糖凝集素-3来激活肝脏星形细胞时就会诱发级联事件，而将半乳糖凝集素-3对接到其糖类糖蛋白受体上则会诱发星形细胞泄漏胶原蛋白并作出其它改变。这种名为半乳糖凝集素-3的信号并不仅仅是肝纤维化发生所需要的驱动力量，其在其它细胞中也扮演着关键角色，尤其是在帮助机体抵御感染、癌症和损伤的其它免疫系统细胞中。研究者Huang说道，值得注意的是，多种蛋白质在机体先天性和适应性免疫反应过程中扮演着非常关键的角色。

发现多种半乳糖凝集素-3受体也为后期研究提出了很多问题和思路；后期研究人员还将继续深入研究列出一个优先进行研究的蛋白质清单，并对这些蛋白质进行研究来阐明其在机体免疫调节和肝脏中星形细胞的激活过程中所扮演的关键角色。（生物谷Bioon.com）

参考资料：

【1】Eugene Joeh，Timothy O’Leary，Weichao Li， et al. Mapping glycan-mediated galectin-3 interactions by live cell proximity labeling， Proceedings of the National Academy of Sciences (2020). doi：10.1073/pnas.2009206117

【2】Immune activation in the liver illuminated with new glycan-tagging strategy

by The Scripps Research Institute