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文章題目：The β-d-manno-heptoses are immune agonists across kingdoms

期刊：Science

發(fā)表時(shí)間：2024年8月9日

主要內容：中國科學(xué)院微生物研究所陳義華研究團隊與北京生命科學(xué)研究所邵峰團隊和微生物研究所吳邊研究團隊，在Science雜志上發(fā)表了文章The β-d-manno-heptoses are immune agonists across kingdoms，該研究發(fā)現多種NDP-甘露庚糖是跨界分布的免疫激動(dòng)劑，拓展了NDP-甘露庚糖分布的廣泛性和種類(lèi)的多樣性，為后續研究其在不同生命體中的生理功能奠定基礎。

原文鏈接：http://doi.org/10.1126/science.adk7314

使用TransGen產(chǎn)品：

PerfectStart^? Taq DNA Polymerase (AP401)

研究背景

ADP-D-甘油-β-D-甘露庚糖（ADP-甘露庚糖）是脂多糖核心結構的合成前體，后者是細菌細胞壁的重要組成成分。ADP-甘露庚糖來(lái)源于戊糖磷酸途徑的中間體景天庚酮糖7-磷酸，經(jīng)異構化、磷酸化、去磷酸化及核苷轉移四步反應合成?；诮Y構域的不同，NDP-甘露庚糖核苷轉移酶分為三類(lèi)：以HldC為代表的單功能域核苷轉移酶，以HldE為代表的雙功能激酶/核苷轉移酶和以SepB為代表的三功能域異構酶/激酶/核苷轉移酶。前兩類(lèi)核苷轉移酶在革蘭氏陰性細菌中普遍存在。當前，對于NDP-甘露庚糖合成酶的認識局限于細菌，非細菌來(lái)源的NDP-甘露庚糖合成酶還沒(méi)有被發(fā)現。

文章概述

研究團隊通過(guò)生物信息學(xué)分析發(fā)現，三類(lèi)NDP-甘露庚糖核苷轉移酶廣泛分布于細菌、古菌、真核生物甚至病毒中。前期研究表明，負責NDP-甘露庚糖合成的第三步磷酸水解酶在有些細菌中不是必需的，加上有的物種基因組測序不完整，作者推測可能有更多的生物含有完整的NDP-甘露庚糖合成路徑。 

NDP-甘露庚糖合成酶分布的廣泛性暗示其不僅僅只能合成ADP-甘露庚糖，也有可能合成其他種類(lèi)的甘露庚糖代謝產(chǎn)物。作者通過(guò)體外酶學(xué)實(shí)驗證實(shí)，來(lái)源于病毒、古菌、細菌及真核生物的NDP-甘露庚糖合成酶都能夠合成ADP-甘露庚糖，同時(shí)發(fā)現來(lái)源于放線(xiàn)菌的三功能蛋白Cth-2和來(lái)源于軟蛤的雙功能蛋白HldEMA還能夠合成新結構的CDP-甘露庚糖。文獻調研表明，NDP-甘露庚糖核苷轉移酶結構域中一段保守的(F/L)XXGXSTT（STT）特征序列參與NTP的結合及穩定核苷轉移反應的中間態(tài)。當STT序列中的第五位為精氨酸時(shí)，作者將該序列命名為STT_R5。對Cth-2的核苷轉移酶功能域進(jìn)行結構模擬及分子對接分析表明，STT_R5序列于Cth-2穩定ATP和CTP非常重要。

作者發(fā)現，除第五位氨基酸外，三功能域NDP-甘露庚糖合成酶Sa-4 (⁶⁴⁸YVSGHSTT)和Be-6 (⁶⁸⁸YLDGHSTT)的STT特征序列與Cth-2 (⁷⁰⁷YVDGRSTT) 非常相似，但Sa-4和Be-6只能合成ADP-甘露庚糖?；赟TT_R5序列對Cth-2結合NTP的重要性，作者進(jìn)行了對Be-6及其突變體Be-6*(H692R)與不同NTP底物結合的分子動(dòng)力學(xué)模擬，實(shí)驗結果表明，Be-6*(H692R)結合不同NTP的機制與Cth-2識別ATP和CTP的作用機制類(lèi)似，解釋了Be-6*(H692R)能夠識別CTP和UTP的機制。

回溯分析發(fā)現，能夠識別CTP的HldE_MA和來(lái)源于類(lèi)鼻疽伯克氏菌的HldC_BP均含有STT_R5 (¹⁴⁶FEHDRSTT) 特征序列。生物信息學(xué)分析顯示，含有STT_R5的NDP-甘露庚糖核苷轉移酶廣泛分布于真核生物、古菌以及細菌中，主要分布于細菌中的變形菌門(mén)和放線(xiàn)菌門(mén)。其中，含STT_R5的單功能域NDP-甘露庚糖核苷轉移酶主要分布于伯克氏菌目。隨后，作者鑒定了一系列跨界來(lái)源的NDP-甘露庚糖核苷轉移酶及其突變體，結果顯示，STT_R5特征序列是NDP-甘露庚糖核苷轉移酶具有NTP底物寬泛性的充分，但非必要條件。

作者通過(guò)模擬大腸桿菌生理條件下（ATP 3.5 mM、CTP 0.3 mM、UTP 0.7 mM），測試細胞內NDP-甘露庚糖的濃度，結果顯示，在模擬條件下，絕大部分的NDP-甘露庚糖合成酶都能夠合成前述酶學(xué)反應（NTP濃度都為2 mM）中相同類(lèi)型的NDP-甘露庚糖，且產(chǎn)量不低。隨后，作者進(jìn)一步探究了CDP-和UDP-甘露庚糖是否也能夠激活天然免疫，通過(guò)解析ALPK1與CDP-甘露庚糖的共晶結構及結構模擬分析ALPK1與UDP-甘露庚糖的結合方式、體外TIFA磷酸化實(shí)驗以及293T和BMDM小鼠細胞實(shí)驗表明，CDP-和UDP-甘露庚糖都能夠激活NF-κB，強度明顯高于A(yíng)DP-甘露庚糖。在隨后的小鼠水平驗證研究發(fā)現ADP-、CDP-和UDP-甘露庚糖都能夠激活NF-κB介導的細胞因子的釋放。相比于A(yíng)DP-甘露庚糖，CDP-和UDP-甘露庚糖能夠在血清中引起更高水平的GRO-α及MCP-1等細胞因子的表達。

最后，作者對NDP-甘露庚糖的受體ALPK1的分布進(jìn)行了細致分析。ALPK1的同源蛋白保守存在于脊椎動(dòng)物中，主要存在于鳥(niǎo)類(lèi)和哺乳動(dòng)物中，不同來(lái)源的ALPK1都能夠識別ADP-甘露庚糖，進(jìn)而激活NF-κB。此外，作者發(fā)現，TIFA的同源蛋白也保守分布于脊椎動(dòng)物中。比較跨界分布的NDP-甘露庚糖合成酶及ALPK1的分布，作者猜測，在后口動(dòng)物喪失合成NDP-甘露庚糖的能力后，一些脊椎動(dòng)物如哺乳動(dòng)物，進(jìn)化出了ALPK1作為模式識別受體以識別跨界來(lái)源的NDP-甘露庚糖分子。

綜上所述，該研究拓展了NDP-甘露庚糖分布的廣泛性和種類(lèi)的多樣性，發(fā)現多種NDP-甘露庚糖是跨界分布的免疫激動(dòng)劑，為后續研究NDP-甘露庚糖在不同生命體中的功能奠定了基礎。

NDP-甘露庚糖是跨界分布的免疫激動(dòng)劑

全式金產(chǎn)品支撐

優(yōu)質(zhì)的試劑是科學(xué)研究的利器。全式金的DNA聚合酶產(chǎn)品PerfectStart^? Taq DNA Polymerase (AP401)助力本研究。

PerfectStart^? Taq DNA Polymerase (AP401)

本產(chǎn)品利用3種單克隆抗體與Taq DNA Polymerase高效結合，有效地封閉了DNA聚合酶活性，阻止了低溫下的非特異性擴增。隨著(zhù)變性步驟的進(jìn)行，抗體失活，PerfectStart^? Taq DNA Polymerase參與擴增反應，有效地增強了擴增效率，提高擴增靈敏度和特異性。擴增產(chǎn)物3′端帶“A”堿基，可直接克隆于pEASY^?-T系列載體中。

產(chǎn)品特點(diǎn)

● 熱啟動(dòng)，高特異性。

● 高靈敏度。

● 高擴增效率。

● 大腸桿菌基因組DNA殘留低。

實(shí)驗數據

全式金產(chǎn)品再一次登上Science期刊，證明了大家對全式金產(chǎn)品品質(zhì)和實(shí)力的認可，也完美詮釋了全式金一直以來(lái)秉承的“品質(zhì)高于一切，精品服務(wù)客戶(hù)”的理念。全式金始終在助力科研的道路上砥礪前行，希望未來(lái)能與更多的科研工作者并肩奮斗，用更多更好的產(chǎn)品持續助力科研。

使用PerfectStart^? Taq DNA Polymerase (AP401)產(chǎn)品發(fā)表的部分文章：

● Tang Y, Tian X Y, Wang M, et al. The β-d-manno-heptoses are immune agonists across kingdoms [J]. Science, 2024.