O-GlcNAc dynamics and the OGT interactome in variants causal for X-linked intellectual disability
导致 X 连锁智力障碍的变异中的 O-GlcNAc 动力学和 OGT 相互作用组
基本信息
- 批准号:10011894
- 负责人:
- 金额:$ 22.65万
- 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:2019-09-10 至 2022-08-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:AdoptedAffectAmino Acid SubstitutionAmino AcidsAmino SugarsAutomobile DrivingBindingBiochemicalBiologyCell SurvivalCellsCo-ImmunoprecipitationsCodeCommunitiesDNA Polymerase IIDataDetectionDevelopmentDiseaseDown-RegulationEmbryo LossEngineeringEnzymatic BiochemistryEnzymesEquilibriumEvolutionFinancial compensationFutureGene DuplicationGenesGenetic TranscriptionGenotypeGlutamineHalf-LifeHuman EngineeringHydrolaseIsotopesKnockout MiceLabelLigationLinkMammalsMapsMass Spectrum AnalysisMediatingMethodsMissense MutationModificationMolecularMutationNatureNuclearNutrientO-GlcNAc transferaseOutcomePatientsPharmacologyPhenotypePhosphoric Monoester HydrolasesPhosphorylationPhosphotransferasesPlayPolysaccharidesPost-Translational Protein ProcessingPropertyProteinsPublishingRNAResearchResolutionRoleSiteTechnologyTransferaseVariantWestern BlottingWorkX-linked intellectual disabilitybasecausal variantcell typeembryonic stem cellengineered stem cellshuman embryonic stem cellinnovationlead candidatemalenerve stem cellnoveloverexpressionprotein protein interactionrelating to nervous systemsample collectionsensortandem mass spectrometrytool
项目摘要
PROJECT SUMMARY
X-linked intellectual disability (XLID) affects approximately 1 in 1,000 males. Recently, we have discovered
mutations in the gene encoding O-GlcNAc transferase (OGT) that are causal for XLID. These mutations
generate variants with amino acid substitutions in the TPR domains of OGT that are thought to be involved in
protein-protein interactions. The modification of Ser/Thr residues of nuclear and cytosolic proteins by the
addition of a single glycan (O-linked N-acetylglucosamine, O-GlcNAc) by OGT impacts the stability,
localization, activity, and protein-protein interactions of many nuclear and cytosolic proteins. Similar to
phosphorylation, thousands of nuclear and cytosolic proteins in mammals are modified by O-GlcNAc. Unlike
phosphorylation, which is mediated by a plethora of kinases and a smaller set of phosphatases, O-
GlcNAcylation results from the activity of a single transferase (OGT) and can be removed by a single hydrolase
(O-GlcNAc hydrolase, OGA). It has been suggested that the O-GlcNAc modification is a regulatory
modification in that it has been demonstrated to be globally inducible and dynamic on a small subset of
proteins examined. We hypothesize that the TPR variants observed in XLID are altering O-GlcNAc dynamics
and/or the OGT interactome. The specific aims leverage our expertise in O-GlcNAc biology and the
enzymology of OGT along with our innovative labeling, enrichment, and mass spectrometry-based approaches
for site-mapping and interactome identification applied to neural lineages derived from normal or Cas9-
engineered human embryonic stem cells. In Aim 1, we develop a novel method for examining the dynamics of
both site-specific O-GlcNAc modification and the modified protein and couple this with enrichment strategies
and tandem mass spectrometry approaches to define O-GlcNAc cycling rates in a cell type and XLID genotype
dependent manner. In Aim 2, we define the OGT interactome using classical co-immunoprecipitation as well
as proximity labeling approaches in a cell type and XLID genotype dependent manner. The successful
completion of these aims will not only benefit the O-GlcNAc biology community but more importantly will
identify specific OGT targets and binding partners impacted by XLID for future detailed hypothesis-driven
studies.
项目概要
X 连锁智力障碍 (XLID) 影响大约千分之一的男性。最近,我们发现
编码 O-GlcNAc 转移酶 (OGT) 的基因突变是导致 XLID 的原因。这些突变
产生 OGT 的 TPR 结构域中氨基酸取代的变体,这些变体被认为参与
蛋白质-蛋白质相互作用。核蛋白和胞质蛋白的 Ser/Thr 残基的修饰
通过 OGT 添加单个聚糖(O-连接的 N-乙酰葡糖胺,O-GlcNAc)会影响稳定性,
许多核蛋白和胞浆蛋白的定位、活性和蛋白-蛋白相互作用。类似于
O-GlcNAc 磷酸化后,哺乳动物中数以千计的核蛋白和胞质蛋白被 O-GlcNAc 修饰。不像
磷酸化,由大量激酶和一小部分磷酸酶介导,O-
GlcNAc 酰化是由单一转移酶 (OGT) 的活性引起的,并且可以通过单一水解酶去除
(O-GlcNAc 水解酶,OGA)。有人建议 O-GlcNAc 修饰是一种调节
修改,因为它已被证明在一小部分上是全局可诱导的和动态的
检查蛋白质。我们假设 XLID 中观察到的 TPR 变体正在改变 O-GlcNAc 动力学
和/或 OGT 相互作用组。具体目标利用了我们在 O-GlcNAc 生物学方面的专业知识和
OGT 酶学以及我们创新的标记、富集和基于质谱的方法
用于位点作图和相互作用组识别,应用于源自正常或 Cas9- 的神经谱系
工程化人类胚胎干细胞。在目标 1 中,我们开发了一种新方法来检查动态
位点特异性 O-GlcNAc 修饰和修饰的蛋白质,并将其与富集策略结合起来
和串联质谱方法来定义细胞类型和 XLID 基因型中的 O-GlcNAc 循环速率
依赖方式。在目标 2 中,我们也使用经典的免疫共沉淀定义了 OGT 相互作用组
作为以细胞类型和 XLID 基因型依赖方式进行邻近标记的方法。成功者
这些目标的完成不仅有利于 O-GlcNAc 生物学界,更重要的是
确定受 XLID 影响的特定 OGT 靶点和结合伙伴,以供未来详细的假设驱动
研究。
项目成果
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