PNAS：解讀！科學家們有望利用一種新型的聚糖標記策略來揭秘肝臟中的免疫激活機制！

來源：作者：人氣：-發表時間：2020-10-30 14:03:00【大中小】

人類細胞會被一層膜包裹著，膜上覆蓋有多種稱之為聚糖（glycans）的糖分子，這些聚糖分子在機體健康和疾病發生過程中扮演著非常關鍵的作用，因此了解其特性就顯得尤為重要了，由于其獨特之處，科學家們并沒有太多工具來研究聚糖分子的功能以及其在機體中的相互作用。

PNAS：解讀！科學家們有望利用一種新型的聚糖標記策略來揭秘肝臟中的免疫激活機制！

近日，一篇發表在國際雜志Proceedings of the National Academy of Sciences上題為“Mapping glycan-mediated galectin-3 interactions by live cell proximity labeling”的研究報告中，來自斯克里普斯研究所等機構的科學家們通過研究提出了一種新型策略來捕獲聚糖分子和人類肝臟細胞中特殊蛋白激活子之間的相互作用，這樣一來，研究人員就能應用新技術來理解肝臟疾病的發生機制和機體的免疫激活機制。

文章中，研究人員重點對一種名為半乳糖凝集素-3（galectin-3）的聚糖結合蛋白進行研究，通過使用兩種策略：近距離標記和定量蛋白質組學技術，研究人員就能對半乳糖凝集素-3的受體陣列進行編目分析。在研究過程中，研究人員在活體肝臟的星形細胞和免疫細胞中發現了數百個半乳糖凝集素-3的相互作用子。研究者Huang說道，由于親和力較弱且存在動態結合事件，這些相互作用就會逃避科學家們傳統的檢索，而本文研究發現將賦予研究人員開發出新方法來治療基于糖基化介導事件的多種疾病，尤其是肝纖維化和自身免疫性疾病。

細胞能通過釋放多種分子信號來彼此互相溝通交流，諸如名為半乳糖凝集素-3等信號分子就能激活病毒感染后的機體炎性反應，同時還會在組織損傷后產生疤痕組織的堆積。要做到這一點，在生化水平上，聚糖結合蛋白就必須吸附到其膜受體上，這就像漁夫的線鉤在厚厚的海藻中游走尋找獵物一樣，而要確定哪種魚鉤適合哪種糖蛋白就是解決很多疾病根源的必要步驟了。

這項研究中，研究人員設計了一種化學捕魚探索手段來搜尋半乳糖凝集素-3，研究人員建議將名為APEX2的酶類與半乳糖凝集素-3分子拴在一起，之所以選擇APEX2是因為其相對較小的體積以及在細胞內外能夠保持活性；隨后研究者讓配對的分子自由擴散到細胞上，接下來他們添加了化學物質生物素酚和過氧化氫來制造高活性的標簽，從而標記并結合復合體，以便其能更容易被識別并進行特性分析。

肝臟在人類健康中扮演著多種關鍵的角色，其能對機體吸收的營養物質和藥物進行加工，并能幫助清除毒素分解酒精，同時還能在機體能量充足和匱乏時幫助儲存并釋放脂肪和糖類等，肝臟能夠制造膽汁來幫助機體快速消化。隨著時間推移，肝臟會遭受多種狀況的損傷，包括酗酒、自身免疫性疾病、藥物濫用或病毒性肝炎等，肝臟的損傷會誘發肝臟纖維化的發生，這或許就會引發慢性高血壓、肝硬化甚至肝衰竭等疾病的發生。

誘發這種不健康級聯事件的發生涉及肝臟中巨噬細胞和肝臟中儲存脂質的肝臟細胞—星形細胞之間的相互作用，當肝臟巨噬細胞通過釋放半乳糖凝集素-3來激活肝臟星形細胞時就會誘發級聯事件，而將半乳糖凝集素-3對接到其糖類糖蛋白受體上則會誘發星形細胞泄漏膠原蛋白并作出其它改變。這種名為半乳糖凝集素-3的信號并不僅僅是肝纖維化發生所需要的驅動力量，其在其它細胞中也扮演著關鍵角色，尤其是在幫助機體抵御感染、癌癥和損傷的其它免疫系統細胞中。研究者Huang說道，值得注意的是，多種蛋白質在機體先天性和適應性免疫反應過程中扮演著非常關鍵的角色。

發現多種半乳糖凝集素-3受體也為后期研究提出了很多問題和思路；后期研究人員還將繼續深入研究列出一個優先進行研究的蛋白質清單，并對這些蛋白質進行研究來闡明其在機體免疫調節和肝臟中星形細胞的激活過程中所扮演的關鍵角色。