蛋白质糖基化，是目前发现最普遍最重要蛋白质翻译后修饰方式之一，涉及聚糖的加入，是蛋白质正确折叠、稳定、相互作用和细胞黏附所必需。异常的糖基化可能导致各种重大疾病，包括白血病（leukemia）、癌症（cancer）和阿尔茨海默病（Alzheimer’s disease, AD）等。由于糖基化的复杂性，研究难度大，相关领域研究起步较晚，研究结果还不尽完善。该研究通过探索葡萄糖的调控角色突出了葡糖转移酶的功能结构特性及其对人类健康和疾病的影响，为科学届认识葡萄糖修饰的重要性提供了一次机会。
Notch蛋白在胚胎神经系统发育过程细胞命运决定方面发挥重要作用，该蛋白也在成人大脑特别是海马组织等高突触可塑性区域表达 。有证据表明，Notch1 参与了神经元凋亡、神经突收缩、以及缺血性脑卒引起的神经退行性病变。由于正常Notch 受体也被糖基化修饰，糖基化修饰缺陷会造成γ分泌酶对Notch的切割，该酶同样会参与切割淀粉样前体蛋白APP形成Aß分子，因此可能参与AD的发病机制。 Notch蛋白保守的表皮生长因子EGF-like重复序列的葡糖基化是由O-葡糖基转移酶POGLUTs催化完成，该酶通过KDEL-like驻留信号定位于内质网。葡糖基化是调控Notch受体S2切割的重要修饰，决定其在细胞表面展示、转运，以及EGF重复的稳定性。POGLUTs不仅具有葡糖基转移酶活性，还具有添加木糖至EGF重复保守序列的木糖基转移酶活性，但是，这一活性取决于内质网内糖的浓度以及酶的构象。此外，POGLUTs通过Notch蛋白和转化生长因子β1(TGF-β1)信号操纵正常细胞周期和增殖所需的细胞周期素依赖激酶CDKIs的表达。前期研究发现，POGLUTs 过度表达或下调表达会导致一些严重的并发症，如肌肉萎缩症、白血病、肝功能障碍等。有趣的是，POGLUTs 通过控制不同CDKIs的表达表现出对细胞增殖诱导和抑制的双重作用。这项研究评述将有助于了解当前糖生物学、癌症和细胞通讯研究领域中葡萄糖所扮演的角色。
该论文近期在Nature 子刊《Cell Death & Disease》（5 years IF=6.486）以“Structure, Function, and Pathology of Protein O-Glucosyltransferases”为题在线发表。中国科学院大学生命科学学院博士生Muhammad Zubair Mehboob为该论文的第一作者，郎明林教授为论文的通信作者。该工作得到生物互作卓越创新中心、国家自然科学基金、北京市自然科学基金、河北省应用基础研究计划重点基础研究项目和河北省百名创新人才计划项目的资助。
文章链接：https://www.nature.com/articles/s41419-020-03314-y
Proteins O-glucosylation performed by protein O-glucosyltransferases and its role in human diseases
