New tools for studying GlcNAc biology

研究 GlcNAc 生物学的新工具

基本信息

  • 批准号:
    10187532
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 48.83万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2019
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2019-07-01 至 2023-06-30
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Project Summary/Abstract The goal of this project is to develop accessible and effective methods to monitor the levels and interaction partners of GlcNAc-containing glycoconjugates. N-acetylglucosamine (GlcNAc) is a monosaccharide found in many classes of mammalian glycoconjugates. Addition of GlcNAc to serine and threonine residues forms the intracellular O-GlcNAc modification, and GlcNAc is also incorporated into many extracellular glycoconjugates including N-linked glycans and GalNAc-type glycans. Incorporation of GlcNAc into glycoconjugates is catalyzed by the activity of N-acetylglucosaminyltransferases (GlcNAc-transferases) that transfer GlcNAc from the donor UDP-GlcNAc to (glyco)protein and (glyco)lipid acceptors. UDP-GlcNAc is produced through the nutrient-sensing hexosamine biosynthetic pathway, which integrates information about carbohydrate, protein, lipid, and nucleotide availability. UDP-GlcNAc levels regulate production of key glycan structures, namely O- GlcNAcylation and N-linked glycan branching, which in turn control essential signal transduction pathways. Thus, GlcNAc-containing glycans represent a crucial link between metabolic state and cellular signaling. However, cell-based methods to characterize the levels and interaction partners of these molecules remain inadequate. Aim 1 will deliver non-invasive, non-perturbing fluorescent and luminescent reporters of intracellular O-GlcNAc levels. This Aim builds on the discovery that splicing of the O-GlcNAc transferase (OGT) transcript responds rapidly to changes in O-GlcNAc levels. Aims 2-4 improve upon previously reported photocrosslinking sugar technology, in which the diazirine photoactivatable crosslinking group is installed on GlcNAc residues in living cells. Aim 2 will make this technology easier to use by simplifying the reagents, improving crosslinking yield, and facilitating purification of crosslinked complexes. Aim 3 will make this technology broader in scope by introducing photocrosslinking GlcNAc into additional classes of glycoconjugates, including N-linked glycans. Aim 4 will make the technology more powerful by developing a mass spectrometry strategy to identify not only the identity of the sites of the binding partners, but also the sites of crosslinking. The mass spectrometry-based approach to crosslinking analysis will capture molecular details of O-GlcNAc-dependent interactions that occur in living cells. The reagents and methods developed in this proposal will be shared with other research groups to enable study of a wide variety of O-GlcNAcylation and N-glycosylated proteins with diverse biological functions. The proposed work prioritizes approaches that are simple to implement and make use of “off-the-shelf” reagents and procedures. Making these methods available to the broad biomedical community is significant because dysregulation of GlcNAc-containing glycoconjugates is associated with multiple disease states including diabetes, neurodegenerative disease, and cancer.
项目摘要/摘要 该项目的目的是开发可访问有效的方法来监视水平和交互 含GlcNAC的糖缀合物的合作伙伴。 N-乙酰葡萄糖(GLCNAC)是一种单糖,发现 许多类别的哺乳动物糖缀合物。在丝氨酸和苏氨酸残留物中添加GlcNAC形成 细胞内O-GLCNAC修饰,GlcNAC也被纳入许多细胞外糖缀合物 包括N连接的聚糖和Galnac型聚糖。将GlcNAC掺入糖缀合物为 由N-乙酰葡萄糖氨基转移酶(GlcNAC-转移酶)的活性催化 供体UDP-GLCNAC为(Glyco)蛋白和(Glyco)脂质受体。 UDP-GLCNAC是通过 营养敏感性六胺生物合成途径,该途径整合了有关碳氢,蛋白质, 脂质和核苷酸的可用性。 UDP-GLCNAC水平调节关键聚糖结构的产生,即O- Glcnacylation和N连接的聚糖分支,进而控制基本信号转导途径。 这,含GlcNAC的聚糖代表了代谢状态与细胞信号传导之间的关键联系。 但是,基于细胞的方法来表征这些分子的水平和相互作用伙伴 AIM 1将提供无创,非扰动荧光和发光记者 细胞内O-GLCNAC水平。这个目标是基于发现O-GLCNAC转移酶的发现 (OGT)转录本对O-GLCNAC水平的变化的响应迅速。 AIMS 2-4改进了先前报道的 Photocropslinking糖技术,在该技术中安装了重氮嗪光活化的交联组 GlcNAC保留在活细胞中。 AIM 2将通过简化试剂,使该技术更易于使用, 提高交联产量,并支持交联配合物的纯化。 AIM 3将成为这个 通过将GlcNAC引入其他类别 糖缀合物,包括N连接的聚糖。 AIM 4将通过开发一个 质谱策略不仅确定结合伙伴位置的身份,还确定 交联站点。基于质谱的交联分析方法将捕获分子 活细胞中发生的O-GLCNAC依赖性相互作用的细节。试剂和方法在 该建议将与其他研究小组共享,以实现各种O-Glcnacylation的研究 具有潜水生物学功能的N-糖基化蛋白质。拟议的工作优先考虑 易于实施并利用“现成”试剂和程序。制作这些方法 可用于广泛的生物医学群落是重要的,因为含GlcNAC的失调 糖缀合物与多种疾病状态有关,包括糖尿病,神经退行性疾病和 癌症。

项目成果

期刊论文数量(2)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Photocrosslinking O-GlcNAcylated Proteins to Neighboring Biomolecules.
  • DOI:
    10.1002/cpz1.201
  • 发表时间:
    2021-07
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Capota E;Wu H;Kohler JJ
  • 通讯作者:
    Kohler JJ
What sugar does to your pores.
  • DOI:
    10.1083/jcb.202105163
  • 发表时间:
    2021-07-05
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Kohler JJ
  • 通讯作者:
    Kohler JJ
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  • 作者:
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Jennifer J Kohler其他文献

Transcriptional Control of Gene Expression By O-Glcnacylation during Erythropoiesis
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    2024-11-05
  • 期刊:
  • 影响因子:
  • 作者:
    Kenneth R Peterson;Matthew P Parker;Aspin Denson;Will Brautman;Nick Lowe;Halyna Fedosyuk;Lesya V Novikova;Jeffrey A Thompson;Jennifer J Kohler;Chad Slawson
  • 通讯作者:
    Chad Slawson

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